ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЦИЛИНДРОВЫЙ ЗАМОК С ПЕРЕХОДОМ НА УПРАВЛЕНИЕ КЛЮЧОМ
ELECTROMECHANICAL CYLINDER LOCK WITH TRANSITION TO KEY CONTROL

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к цилиндровым замкам в сборе, более точно, к электромеханическому цилиндровому замку с различными режимами работы, включая режим с использованием исполнительного механизма и режим с использованием ручки.
Предпосылки создания изобретения
Хорошо известны двойные цилиндровые замки, которые могут запираться и отпираться с противоположных сторон двери или окна. Типичный двойной цилиндровый замок в сборе, такой как цилиндровый замок европейского типа, имеет цилиндровый корпус, приспособленный для установки в поперечном направлении в коробке замка. Корпус обычно имеет два поворотных контактных разъема и центральный поворотный кулачок (также известный как переключатель) для выдвижения и втягивания одного или нескольких стопорных болтов дверного замка. Когда в каждое гнездо вставлен соответствующий ключ, кулачок приводится в действие.
В качестве альтернативы, один из цилиндровых механизмов заменен валом, снабженным ручкой и т.п., которую можно легко поворачивать вручную, чтобы привести в действие болт с одной стороны без использования ключа.
В другой альтернативной конструкции цилиндровый замок приводится в действие посредством какого-либо исполнительного механизма, такого как электромеханический замок, который может приводиться в действие посредством приводного двигателя (например, редукторного двигателя).
Приводной двигатель обычно установлен на накладке дверного замка с внутренней стороны двери или на каком-либо внутреннем элементе двери. Приводной двигатель имеет приводной вал для сообщения вращения цилиндровому замку, обычно валу, отходящему от цилиндрового замка. Когда на приводной двигатель подается электропитание, он приводит в действие (например, поворачивает) кулачок, чтобы открыть или закрыть стопорные болты. Приводной двигатель обычно приводится в действие транспондером в ключе или другом устройстве.
Краткое изложение сущности изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания усовершенствованного электромеханического цилиндрового замка с различными режимами работы, включая режим с использованием исполнительного механизма и ручной режим (например, с использованием ручки) (а в некоторых вариантах осуществления переход в режим механического управления ключом), как подробнее описано далее.
Соответственно, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен цилиндровый замок, имеющий корпус, содержащий кулачок, исполнительный механизм, ручной элемент для приведения в действие кулачка, муфту, которая помещается в корпусе и избирательно входит в зацепление с кулачком и одним из следующего: исполнительным механизмом или ручным элементом, и соединитель, который помещается в корпусе и при соответствующем перемещении которого ручной элемент входит в зацепление с муфтой.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, в корпусе цилиндрового замка имеется управляемый ключом контактный разъем, в который может вставляться ключ с целью его поворота и переключения кулачка.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в корпусе цилиндрового замка помещается блокирующее устройство, способное соединять управляемый ключом контактный разъем с кулачком и прерывать управление кулачком путем отсоединения от него исполнительного механизма и ручного элемента.
Когда ключ полностью вставлен шпоночный паз управляемого ключом контактного разъема, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, блокирующее устройство вводит соединитель разъема в зацепление с кулачком, чтобы ввести разъем в зацепление кулачком.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения ручной элемент соединен с наружным валом, дистальная поверхность которого рассчитана на избирательное вхождение в зацепление и выход из зацепления с соединителем.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения исполнительный механизм имеет приводной вал, дистальный конец которого входит в проксимальный конец адаптера длины, дистальный конец которого входит в проксимальный конец муфты.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения приводной вал входит в скользящее зацепление с адаптером длины, который входит в скользящее зацепление с муфтой.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет лучше понято из следующего далее подробного описания в сочетании с чертежами, на которых:
на фиг. 1 показано упрощенное графическое представление цилиндрового замка, сконструированного и действующего согласно одному из неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг. 1А показано упрощенное изображение цилиндрового замка, иллюстрирующее возможные режимы приведения в действие кулачка, включая использование исполнительного механизма, ручного элемента и ключа,
на фиг. 2А и 2Б показаны упрощенные изображения по частям цилиндрового замка, проиллюстрированного на фиг. 1,
на фиг. 3 показано упрощенное графическое представление редуктора, сконструированного и действующего согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения и оперативно связанного с исполнительным механизмом, показанным на фиг. 1,
на фиг. 4 показан упрощенный вид сбоку проиллюстрированного на фиг. 3 редуктора,
на фиг. 4А показан упрощенный вид проиллюстрированного на фиг. 4 редуктора в разрезе по линии Α-A на фиг. 4,
на фиг. 4Б показан упрощенный вид проиллюстрированного на фиг. 4 редуктора в разрезе по линии В-В на фиг. 4А,
на фиг. 4В показан упрощенный вид проиллюстрированного на фиг. 4 редуктора в разрезе по линии С-С на фиг. 4А, и
на фиг. 5А-5Е показаны упрощенные изображения шестерни редуктора с внутренним зацеплением, передающей и сообщающей вращение коронной шестерне согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Рассмотрим фиг. 1, на которой показан цилиндровый замок 10, сконструированный и действующий согласно одному из неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения. Показанный цилиндровый замок 10 является замком европейского типа, но изобретение не ограничено этой конфигурацией. Цилиндровый замок 10 имеет корпус 9 с управляемым ключом контактным разъемом 12, в который может вставляться ключ 14 (фиг. 1А, 2А-2Б) с целью поворота разъема 12 и переключения (что означает приведение в действие, такое как путем поворота, но возможно также линейное движение) кулачка 16 (например, язычка или рычага) (фиг. 1А, 2А-2Б). Цилиндровый замок 10 также имеет ручной элемент 18 (также называемый ручкой или рукояткой 18) и исполнительный механизм 20 (фиг. 1А, 2А-2Б) для переключения кулачка 16, как дополнительно пояснено далее.
Рассмотрим фиг. 1А, на которой проиллюстрированы возможные режимы приведения в действие кулачка, включая использование исполнительного механизма, ручного элемента и ключа. Эти режимы показаны в упрощенном виде, а более подробное описание каждого режима приведено далее. Элементы, показанные на фиг. 1А, также показаны на фиг. 2А-2Б.
В корпусе 9 цилиндрового замка 9 помещается муфта 26, которая избирательно вводит кулачок 16 в зацепление с исполнительным механизмом 20 или ручным элементом 18. (Иными словами, муфта 26 находится внутри корпуса 9.) При использовании исполнительного механизма приводной вал 22 исполнительного механизма 20 находится в зацеплении с муфтой 26 напрямую или, как показано на чертежах, посредством адаптера 23 длины, дистальный конец которого входит в муфту 26. Поскольку муфта 26 находится в зацеплении с кулачком 16, при вращении приводного вала 22 кулачок 16 приводится в действие.
Ручной элемент 18 может поворачиваться с целью вращения приводного вала 22. Например, ручным элементом 18 может являться корпус исполнительного механизма 20, который служит поворотной рукояткой, при это достаточно просто захватить корпус и повернуть его, что сообщить вращение приводному валу 22. Кроме того, ручной элемент 18 может быть связан с муфтой 26 независимо от исполнительного механизма 20. Ручной элемент 18 может быть прикреплен к наружному валу 30, который может входить в зацепление с соединителем 34, например, посредством одного или нескольких отверстий 27, сопряженных с одним или несколькими подпружиненными штифтами 19 соединителя 34. Соединитель 34 находится в зацеплении с муфтой 26. В ручном режиме поворот ручного элемента 18 сообщает вращение наружному валу 30, который при вхождении в зацепление с соединителем 34, побуждает муфту 26 переключить кулачок 16. Как описано далее, ручной элемент 18 может входить в зацепление с муфтой 26 при соответствующем перемещении соединителя 34 независимо от угловой ориентации исполнительного механизма 20 по отношению к муфте 26.
В режиме работы с ключом в управляемый ключом контактный разъем 12, помещающийся в корпусе 9 цилиндрового замка, может вставляться ключ 14 с целью поворота разъема 12, который в свою очередь поворачивает соединитель 47 разъема, входящий в зацепление кулачком 16 и переключающий его. Как описано далее, в корпусе 9 цилиндрового замка помещается блокирующее устройство 42, способное соединять управляемый ключом контактный разъем 12 с кулачком 16 и прерывать управление кулачком 16 путем отсоединения от него исполнительного механизма 20 и ручного элемента 12. В качестве альтернативы, разъем 12 может поворачиваться другими средствами помимо ключа, такими как, например, двигатель, управляемый транспондером.
Далее со ссылкой на фиг. 1Α, 2А и 2Б пояснен режим работы, в котором кулачок 16 приводится в действие исполнительным механизмом 20. Исполнительный механизм 20 имеет приводной вал 22, дистальный конец 24 которого входит в зацепление с проксимальным концом адаптера 23 длины, дистальный конец которого входит в проксимальный конец 25 муфты 26, помещающейся в корпусе 9. Кулачок 16 может быть установлен в корпусе 9 с помощью пружинных колец 17. Муфта 26 имеет дистальный зуб 28 (фиг. 2А), который входит в зацепление с кулачком 16. (Например, зуб 28 может входить и упираться в углубление 29 в кулачке 16, показанном на фиг. 2Б.) Зацепление приводного вала 22 с адаптером 23 длины и зацепление адаптера 23 длины с муфтой 26 может обеспечиваться любыми применимыми средствами, такими как без ограничения шлицы, зубья или другое применимое средство. В варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг. 2А, в удлиненное отверстие 73 в соединителе 34, удлиненное отверстие 75 в муфте 26 и отверстие 77 в адаптере 23 длины входит штифт 15. Зацепление приводного вала 22 с адаптером 23 длины и зацепление адаптера 23 длины с муфтой 26 может допускать взаимное скольжение деталей. Как пояснено далее, дистальный зуб 28 муфты 26 может выходить из зацепления с кулачком 16.
Далее со ссылкой на фиг. 1А, 2А и 2Б пояснен режим работы, в котором кулачок 16 приводится в действие ручным элементом (ручкой) 18. Как показано на фиг. 2А-2Б, на дистальной поверхности 32 вала 22 выполнено одно или несколько отверстий 27. На проксимальном конце соединителя 34 установлен один или несколько подпружиненных штифтов 19. Когда желательно управлять цилиндровым замком 10 с помощью ручки 18, толкают ручку 18 внутрь в направлении соединителя 34. Если штифт 19 не совмещен с отверстием 27, поворачивают ручку 18 до совмещения штифта 19 с отверстием 27. За счет того, что штифт 19 подпружинен, он входит в отверстие 27, в результате чего ручка 18 входит в зацепление с соединителем 34. Поскольку соединитель 34 входит в зацепление с муфтой 26, ручка 18 теперь находится в механическом зацеплении с муфтой 26 и может использоваться для поворота муфты 26 и переключения кулачка 16 точно так же, как описано применительно к исполнительному механизму 20.
Следует отметить, что ручка 18 может входить в зацепление с муфтой 26 посредством соединителя 34 независимо от угловой ориентации исполнительного механизма 20 по отношению к муфте 26. Так, даже когда исполнительный механизм 20 находится в зацеплении с муфтой 26 с целью управления кулачком 16, и из-за внезапно произошедшего отказа он неспособен переключить кулачок 16, несмотря на нахождение в зацеплении с муфтой 26, можно нажать на ручку 18, чтобы ввести ее в зацепление с муфтой 26 посредством соединителя 34, игнорируя введенный в зацепление исполнительный механизм. Это может быть полезным для предотвращения ситуации, когда кто-либо остается запертым в помещении.
Далее со ссылкой на фиг. 1А, 2А и 2Б пояснен режим работы, в котором кулачок 16 приводится в действие ключом 14. Когда ключ 14 изначально входит в шпоночный паз 39 (фиг. 2А-2Б), муфта 26 продолжает управлять исполнительным механизмом или ручкой, поскольку дистальный зуб 28 муфты 26 остается в зацеплении с кулачком 16.
После того, как ключ 14 полностью входит в шпоночный паз 39, в одном из вариантов осуществления ключ 14 оказывает давление на плунжер 42 (также называемый блокирующим устройством 42), который оказывает давление с достаточной силой, чтобы преодолеть зацепление муфты 26 с кулачком 16. Блокирующее устройство 42 содержит смещающее устройство 40 (например, спиральную пружину под головкой плунжера 42). Когда ключ 14 вставлен полностью, смещающее усилие смещающего устройства 40 заставляет муфту 26 повернуться, в результате чего дистальный зуб 28 (фиг. 2А) муфты 26 выходит из зацепления с кулачком 16. Как показано на фиг. 2Б, это означает, что зуб 28, который упирается в углубление 29 в кулачке 16, поворачивается, и больше не упирается в углубление 29. Затем смещающее усилие смещающего устройства 40 немедленно заставляет муфту 26 переместиться наружу, в результате чего дистальный зуб 28 муфты 26 выходит из зацепления с кулачком 16.
Помимо выхода из зацепления муфты 26, управляющей исполнительным механизмом или ручкой, смещающее усилие смещающего устройства 40 принуждает соединитель 47 разъема войти в зацепление с кулачком 16. После того, как соединитель 47 разъема входит в зацепление с кулачком 16, при повороте ключа 14 приводится в действие кулачок 16.
Смещающее устройство 40 выдерживает даже попытку принудительного зацепления ручки/исполнительного механизма с муфтой 26 с целью приведения в действие кулачка 16, например, путем давления на наружный вал 30 или приводной вал 22 в направлении муфты 26, и предотвращает зацепление адаптера 23 длины с муфтой 26, в результате чего ключ 14 остается единственным средством управления цилиндровым замком. Это может иметь особое значение, когда требуется войти в запертое помещение, в котором находится кто-либо, кто не в состоянии управлять замком изнутри (например, находящийся внутри физически слаб, потерял сознание и т.п.).
Рассмотрим фиг. 3-4В, на которых проиллюстрирован вариант осуществления, в котором, исполнительным механизмом является редуктор, находящийся частично внутри цилиндрового замка, согласно одному из неограничивающих вариантов осуществления настоящего изобретения. Исполнительный механизм описан в патентной заявке PCT/US 13/24837.
В проиллюстрированном варианте осуществления редуктор 110 содержит шестерню 112 с внутренним зацеплением и коронную шестерню 114. Коронная шестерня 114 вращается вокруг оси 116 вращения. Коронная шестерня 114 установлена на оси в корпусе 118 и имеет выходной вал 120, который выходит наружу из корпуса 118. Выходной вал 120, вращающийся в отверстии 121 в корпусе 118 (например, с необязательными несущими элементами или смазочным материалом) или внешний контур коронной шестерни 114, вращающейся в корпусе 118 (например, с необязательными несущими элементами или смазочным материалом), предпочтительно служит опорной поверхностью.
Шестерня 112 с внутренним зацеплением и коронная шестерня 114 установлены на вале 122, который вращается вокруг оси 116 вращения. Тем не менее, в отличие от коронной шестерни 114 шестерня 112 с внутренним зацеплением рассчитана на поступательное движение и не вращается. Вал 122 содержит эксцентриковый элемент 124, эксцентрический по отношению к оси 116 вращения (эксцентриситет Е, показанный на фиг. 4А). При вращении вала 122 вокруг оси 116 вращения эксцентриковый элемент 124 сообщает поступательное движение шестерне 112 с внутренним зацеплением. Во время поступательного движения шестерня 112 с внутренним зацеплением входит в зацепление с коронной шестерней 114 и сообщает вращение коронное шестерне 114 вокруг оси 116 вращения, как подробнее описано далее. Предусмотрен ограничитель 126, который ограничивает заданных пределах поступательное движение шестерни 112 с внутренним зацеплением. Ограничитель 126 не выходит за внешние зубья шестерни 112 с внутренним зацеплением, что является одной из причин компактности редуктора 110.
В проиллюстрированном варианте осуществления ограничитель 126 представляет собой прямосторонний элемент, который отходит в осевом направлении от шестерни 112 с внутренним зацеплением. Хотя показано, что ограничитель 126 имеет четыре стороны, что считается оптимальным числом, изобретение никоим образом не ограничено этой конфигурацией. Ограничитель 126 и шестерня 112 с внутренним зацеплением имеют общее сквозное отверстие 128 для установки на вале 122. Сквозное отверстие 128 является достаточно большим для обеспечения движения эксцентрикового элемента 124 и, соответственно, его размер превышает наружный диаметр вала 122.
Ограничитель 126 рассчитан на движение по внутренней периферии первого ограничителя 130 хода. Первый ограничитель 130 хода имеет прямосторонние внутренний и внешний контуры. Внутренний контур рассчитан на форму ограничителя 126, но является большим, чем внешний контур ограничителя 126, с целью обеспечения линейного движения ограничителя 126 в нем.
Первый ограничитель 130 хода рассчитан на движение по внутренней периферии второго ограничителя 132 хода. Первый и второй ограничители 130 и 132 хода также установлены на вале 122. Как лучше всего видно на фиг. 4А, вал 122 установлен на оси в монтажном отверстии 134 во втором ограничителе 132 хода (например, с необязательными несущими элементами или смазочным материалом). Участок вала 122, который выходит наружу от второго ограничителя 132 хода, является элементом сопряжения для соединения с исполнительным механизмом (например, не показанным серводвигателем и т.п.) с целью приведения в действие редуктора 110.
На вале 122 может быть установлен противовес 136 для уравновешивания эксцентрикового элемента 124.
Рассмотрим фиг. 5А-5Е, на которых показана шестерня 112 с внутренним зацеплением, передающая и сообщающая вращение коронной шестерне 114 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
2
Осями координат являются Хо и Yo. Прямоугольные координаты шестерни 112 с внутренним зацеплением показаны как координаты Хо и Yo. Вектор, обозначающий угловое положение коронной шестерни 114, обозначен как Y.
Как показано на фиг. 5А, сначала устанавливают шестерню 112 с внутренним зацеплением относительно коронной шестерни 114 таким образом, чтобы их верхние зубья вошли в зацепление. Исходное положение шестерни 112 с внутренним зацеплением обозначено позицией 112.1, а исходное положение коронной шестерни 114 обозначено позицией 114.1. Как показано на фиг. 5Б, шестерня 112 с внутренним зацеплением перемещается вправо и вниз в положение 112.2 (при повороте эксцентрикового элемента, не показанного для простоты). В результате, верхние зубья шестерни 112 с внутренним зацеплением выходят из зацепления с коронной шестерней 114, а правые зубья входят в зацепление с коронной шестерней 114. Это заставляет коронную шестерню 114 повернуться по часовой стрелке в положение 114.2.
Как показано на фиг. 5В, шестерня 112 с внутренним зацеплением перемещается влево и вниз в положение 112.3. В результате, правые зубья шестерни 112 с внутренним зацеплением выходят из зацепления с коронной шестерней 114, а нижние зубья входят в зацепление с коронной шестерней 114. Это заставляет коронную шестерню 114 повернуться еще дальше по часовой стрелке в положение 114.3.
Как показано на фиг. 5Г, шестерня 112 с внутренним зацеплением перемещается влево и вверх в положение 112.4. В результате нижние зубья шестерни 112 с внутренним зацеплением выходят из зацепления с коронной шестерней 114, а нижние левые зубья входят в зацепление с коронной шестерней 114. Это заставляет коронную шестерню 114 повернуться еще дальше по часовой стрелке в положение 114.4.
Как показано на фиг. 5Д, шестерня 112 с внутренним зацеплением перемещается влево и вверх в положение 112.5. В результате, нижние левые зубья шестерни 112 с внутренним зацеплением выходят из зацепления с коронной шестерней, а верхние левые зубья входят в зацепление с коронной шестерней 114. Это заставляет коронную шестерню 114 повернуться еще дальше по часовой стрелке в положение 114.5.
Как показано на фиг. 5Е, шестерня 112 с внутренним зацеплением перемещается вправо и вверх в положение 112.4. В результате, левые зубья шестерни 112 с внутренним зацеплением выходят из зацепления с коронной шестерней 114, а верхние зубья входят в зацепление с коронной шестерней 114. Это заставляет коронную шестерню 114 повернуться еще дальше по часовой стрелке в положение 114.6. Затем цикл повторяется.
Следует отметить, что редуктор 110 предусматривает очень прочную конструкцию зубьев шестерни. Зубья необязательно являются эвольвентными, и зубья шестерни с внутренним зацеплением и коронной шестерни могут являться прямосторонними и иметь большую толщину. За счет этого повышается прочность, значительно уменьшаются напряжение при изгибе и контактное напряжение зубьев, и повышается срок их службы. Скорость ввода зубьев в зацепление является низкой, поскольку она определяется радиусом эксцентрикового элемента, а не радиусом шестерни с внутренним зацеплением.
Следует отметить, что в других вариантах осуществления шестерня с внутренним зацеплением может быть рассчитана на поворот вокруг оси вращения, а коронная шестерня - на поступательное движение. В других вариантах осуществления в цилиндровом замке может использоваться редуктор, в котором поворачиваются как шестерня с внутренним зацеплением, так и коронные шестерни, но редуктор как таковой не ограничен волновыми редукторами или редукторами планетарно-фрикционного типа, которые имеют множество планетарных элементов качения между центральным зубчатым колесом и наружным кольцом, как описано в патенте US 5423725.