ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTROMECHANICAL LOCKING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в целом, к электромеханическому запорному устройству, и в частности к запорному устройству, в котором замыкающий механизм, приводимый электрическим или электромеханическим образом, смещается пружиной для повышения безопасности и достижения улучшенных эксплуатационных качеств.
Уровень техники
Электромеханические запорные устройства, которые включают в себя управляемый электрическим образом размыкающий механизм для перемещения замкового цилиндра, хорошо известны в уровне техники. Такие запорные устройства описаны, например, в патенте США 5,839,307 и патенте Швеции SE 9904771-4. В этих документах описывается вращение исполнительного органа посредством электрического двигателя. Исполнительный орган, в свою очередь, разрешает или предотвращает вращение боковой планки. Способ, с помощью которого можно воздействовать на такой замыкающий механизм, заключается в ударе молотком по замку или попытке повернуть исполнительный орган другим путем.
Европейская патентная публикация ЕР 1134335 А2 описывает запорное устройство, в котором для механического возврата исполнительного органа в положение замыкания используется пружина. Такая конструкция показана на фиг.1, из которой следует, что возвращающий штифт нажимает на лапку пружины, которая в свою очередь давит на зубчатую поверхность исполнительного органа. Пружина, которая раскрыта в этом документе, фиксируется с помощью крышки, и ее единственная функция заключается в возврате исполнительного органа в положение замыкания. Кроме того, пружина сравнительно сложна в установке.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в создании запорного устройства вышеприведенного типа, в котором управляемый электрическим образом замыкающий механизм имеет более высокий уровень безопасности, а также обеспечивает улучшенные эксплуатационные качества, нежели известные устройства, и при этом более прост в монтаже.
Изобретение основано на понимании того, что пружина, действующая на исполнительный орган, может быть снабжена двумя лапками, которые упираются в стороны опорного участка исполнительного органа.
Исходя из этого, изобретение предлагает запорное устройство в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
Одно преимущество, предоставляемое имеющим признаки изобретения запорным устройством, заключается в том, что амортизирующая пружина при быстром вращении исполнительного органа предотвращает проскакивание. Благодаря этому он может быстрее поворачиваться между своими крайними положениями. Поскольку две лапки амортизирующей пружины все время упираются в опорный участок исполнительного органа, воздействие на замыкающий механизм посредством удара молотком или подобным предметом становится более затруднительным. Самобалансировка достигается двумя лапками, упирающимися в опорный участок исполнительного органа. В результате имеется несколько преимуществ. Во-первых, амортизирующую пружину можно легко устанавливать безо всякой фиксации в сердечнике. Кроме того, балансировка гарантирует приложение к шейке заранее заданной силы, что увеличивает точность и улучшает эксплуатационные качества.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение будет описано с помощью примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 иллюстрирует замыкающий механизм запорного устройства в соответствии с известной технологией;
Фиг.2 представляет перспективный вид запорного устройства в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.3а и 3b подробно иллюстрируют замыкающий механизм, который содержит боковую планку, исполнительный орган, электродвигатель, поворотный штифт и амортизирующую пружину, включенную в запорное устройство в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.4а и 4b подробно иллюстрируют поворотный штифт по Фиг.3а и 3b;
Фиг.5а и 5b подробно иллюстрируют исполнительный орган по Фиг.3а и 3b;
Фиг.6 представляет перспективный вид замыкающего механизма за исключением электродвигателя, показывающий взаимодействие между исполнительным органом и амортизирующей пружиной;
Фиг.7 иллюстрирует поперечное сечение шейки исполнительного органа;
Фиг.8a-d представляют различные виды торцов исполнительного органа и амортизирующую пружину в различных позициях вращения исполнительного органа;
Фиг.9 иллюстрирует вид сбоку замыкающего механизма в альтернативном варианте осуществления изобретения;
Фиг.10а-10с иллюстрируют виды сверху замыкающего механизма по Фиг.9.
Осуществление изобретения
Далее следует подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения. Фиг.1 иллюстрирует известную технологию, которая уже была описана в разделе «уровень техники» и в дальнейшем обсуждаться не будет.
Фиг.2 представляет собой изображение с пространственным разделением деталей сердечника цилиндра, обозначенного в целом позицией 10, в запорном устройстве в соответствии с настоящим изобретением. Сердечник 10 сконструирован так, чтобы он мог размещаться в круговом цилиндрическом отверстии 4, имеющемся в обычном цилиндрическом корпусе 2. Сердечник, таким образом, имеет наружную поверхность, которая по существу соответствует отверстию в корпусе. Сердечник включает в себя замочную скважину 12, которая имеет форму, позволяющую обычным способом принимать ключ (не показан). Сердечник 10 имеет множество отверстий 14 штифтового барабана, которые обычным способом принимают барабанные штифты (не показаны). Способ, с помощью которого имеющий соответствующий профиль ключ контактирует с барабанными штифтами и устанавливает их на линию разъема так, чтобы сердечник 10 мог поворачиваться относительно корпуса замка, известен в уровне техники, и следовательно, более подробно описываться не будет.
Функция или способ работы барабанных штифтов нигде в описании не затрагивается, и предполагается, что в замок вставляется ключ, имеющий соответствующий профиль. Когда, например, говорится, что сердечник блокируется или замыкается, то это подразумевает, что сердечник блокируется электрически управляемым замыкающим механизмом.
Фиг.2 иллюстрирует также боковую планку 20, которая радиально смещается в наружном направлении с помощью пружины 22, действующей на боковую планку. Функция боковой планки подробно описана, например, в шведской патентной заявке 7906022-4, которая посредством ссылки включена в настоящую заявку.
Сердечник включает в себя также по существу цилиндрический исполнительный орган 30, который может поворачиваться посредством электродвигателя 40. Электродвигатель присоединен к электронному модулю 48 посредством двух проводов 42а, 42b. Подразумевается, что эти провода проходят в пазу цилиндрической поверхности сердечника. Помимо изготавливаемого по специальному заказу микрорегулирующего блока с ассоциированной памятью для хранения и исполнения программы вместе со схемами запуска для запускания электродвигателя 40 и т.д., электронный модуль включает в себя контакт 44 для ключа в виде токопроводящей металлической полосы, которая предназначена для создания механического контакта с ключом, вставляемым в замочную скважину 12. Это дает возможность ключу и электронному модулю обмениваться электроэнергией и данными. Таким образом, батарея, обеспечивающая питание электродвигателя 40 и электронный модуль 48, может быть установлена либо в запорном устройстве, либо в ключе. Для амортизации вращения электродвигателя 40 предусмотрена амортизирующая пружина 46, расположенная радиально по направлению внутрь от электродвигателя.
На вращение исполнительного органа 30 можно воздействовать также с помощью поворотного штифта 50, который имеет ось вращения, проходящую по существу под прямым углом к оси вращения исполнительного органа. Поворотный штифт размещен в канале (не показан), который проходит до замочной скважины 12.
Боковая планка 20, исполнительный орган 30 и электродвигатель 40 с сопутствующими компонентами, такими как амортизирующая пружина 46, размещаются в углублении 10а, имеющемся в цилиндрической поверхности сердечника, и удерживаются на месте с помощью крышки 18. Соответственно, электронный модуль 48 размещается в углублении в цилиндрической поверхности сердечника, противоположном углублению 10а.
Далее со ссылкой на Фигуры 3а, 3b-5а, 5b будет подробно описан замыкающий механизм, содержащий боковую планку 20, исполнительный орган 30, электродвигатель 40, амортизирующую пружину 46 и поворотный штифт 50. Поворотный штифт 50 включает в себя шпенек 50а, который, как это описано ниже, предназначен для взаимодействия с ключом, вставленным в замочную скважину 12. Поворотный штифт имеет углубление 50b с поверхностью, предназначенной для взаимодействия с поверхностью углубления 30b в исполнительном органе 30. Поворотный штифт имеет также гнездо 50с для пружины 52 поворотного штифта.
Поверхность исполнительного органа 30 имеет по существу цилиндрическую форму и включает продольно проходящее углубление 30а для размещения части боковой планки 20, когда исполнительный орган находится в положении освобождения или расцепления. Цилиндрическая поверхность исполнительного органа имеет также углубление 30b, которое проходит вокруг серединной части исполнительного органа приблизительно на угол 225 градусов, как показано на Фиг.5а и 5b. Это углубление взаимодействует с нижней поверхностью углубления 50b поворотного штифта для механического возврата исполнительного органа. Исполнительный орган 30 имеет также шейку 30с для взаимодействия с амортизирующей пружиной 46, чтобы гасить избыточное движение исполнительного органа и затруднить манипулирование с замком (воздействие на замок) путем удара молотком, как будет пояснено ниже. И, наконец, исполнительный орган имеет проходящее в осевом направлении отверстие 30d для размещения вала электродвигателя 40.
Далее со ссылкой на Фиг.6, 7 и 8a-d будет объяснено взаимодействие между исполнительным органом 30 и амортизирующей пружиной 46. Амортизирующая пружина 46, которая предпочтительно изготавливается из нержавеющей стали, содержит первый и второй, по существу, прямые длинные боковые участки 46а, 46b, которые соединены между собой посредством, по существу, прямого короткого бокового участка 46с. Таким образом, в одной плоскости предусмотрены длинные боковые участки и короткий боковой участок. На конце, противоположном короткому боковому участку 46с, длинные боковые участки 46а, 46b переходят в соответствующие лапки 46d, 46е, которые проходят, по существу, перпендикулярно плоскости, определяемой длинными боковыми участками и коротким боковым участком.
Лапки 46d, 46е проходят параллельно друг другу.
Лапки 46d, 46е сжимают шейку 30с исполнительного органа, которая имеет переменный радиус, см. Фиг.7. На этой фигуре показано поперечное сечение шейки 30с исполнительного органа на уровне пружинных лапок. Шейка вращательно симметрична и включает первые периферийные участки, обозначенные позицией 30с' и имеющие постоянный радиус. Эти участки переходят во вторые периферийные участки 30с", имеющие уменьшающийся радиус. Третьи периферийные участки 30с"' являются, по существу, плоскими. Две лапки 46d, 46е амортизирующей пружины 46 благодаря вращательной симметрии одновременно упираются в соответствующие периферийные участки.
Лапки 46d, 46е всегда упираются в радиально противоположные поверхности шейки 30с исполнительного органа. Вследствие этого они создают одинаковые по величине, но противоположно направленные силы, которые действуют на шейку 30с исполнительного органа, посредством чего достигается самобалансирование. В результате имеется несколько преимуществ. Во-первых, амортизирующая пружина может быть установлена без какой-либо фиксации в сердечнике. Достаточно просто поместить ее в радиальном направлении внутри электродвигателя 40, как в проиллюстрированном примере, и она уже удерживается на месте. Таким образом, пружина обеспечивает легкую сборку. Более того, балансировка гарантирует действие предварительно заданной силы на шейку, что увеличивает точность, тем самым и эксплуатационные качества.
Длинные стороны 46а, 46b пружины предпочтительно изготавливать как можно длиннее с тем, чтобы получить хорошую динамику пружины. В настоящем примере стороны имеют длину, которая, по существу, соответствует длине электродвигателя 40 - приблизительно 10 мм.
Далее со ссылкой на Фиг.8a-d будет описана функция формы шейки. На Фиг.8а исполнительный орган 30 проиллюстрирован в положении освобождения, при котором углубление 30а исполнительного органа, предусмотренное для боковой планки, обращено к боковой планке. В этом положении запорное устройство открыто электрическим образом, поскольку боковая планка не препятствует вращению сердечника 10, а лапки 46d, 46е упираются в первые периферийные участки 30с'. Когда исполнительный орган начинает поворачиваться посредством электродвигателя, лапки передвигаются в сторону периферийных участков 30с", то есть, когда исполнительный орган поворачивается из положения освобождения, лапки прилегают к участкам с уменьшающимся радиусом. На Фиг.8b проиллюстрировано положение, при котором исполнительный орган повернулся приблизительно на 10 градусов из положения, показанного на Фиг. 8а. На Фиг.8с показано положение после дальнейшего поворота, при котором исполнительный орган повернулся в целом приблизительно на 45 градусов. Если исполнительный орган в этом положении подвергается вибрациям, например, таким, как во время ударов молотком, то силы, действующие со стороны амортизирующей пружины 46 на шейку 30с, приведут исполнительный орган во вращение в направлении положения замыкания, проиллюстрированного на Фиг.8d, на которой исполнительный орган повернулся в целом приблизительно на 90 градусов. В этом положении лапки 46d, 46е амортизирующей пружины упираются в периферийные участки 30с'". В положении замыкания по Фиг.8d исполнительный орган имеет состояние покоя, поскольку эти участки, по существу, плоские. Это, в свою очередь, означает, что вибрация исполнительного органа в указанном положении не сообщает ему никакого вращения, что делает манипулирование (воздействие на орган) более затруднительным.
Помимо функционирования в качестве защиты от манипулирования (воздействия), амортизирующая пружина работает также и для того, чтобы смягчить проскакивание во время быстрого изменения вращательного положения исполнительного органа. Чтобы избежать запаздываний запирающей функции, поворот исполнительного органа между положением освобождения по Фиг.8а и положением замыкания по Фиг.8d желательно осуществить за как можно более короткое время. Благодаря трению между амортизирующей пружиной и шейкой исполнительного органа становится возможной очень высокая скорость вращения, при этом, когда скорость вращения быстро стремится к нулю, удается избежать проскакиваний в концевых положениях.
В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на Фиг.9 и 10, электродвигатель 40 с вращающимся валом заменен линейным электродвигателем или соленоидом 140. Этот линейный электродвигатель или соленоид присоединен к исполнительному органу 130, который может двигаться в продольном направлении. Исполнительный орган имеет отверстие 130а для приема шпенька 120а на боковой планке 120. В положении, показанном на Фиг.10, боковая планка может двигаться в направлении исполнительного органа, поскольку шпенек совмещен с отверстием 130а.
Амортизирующая пружина 146, соответствующая вышеописанной пружине 46, примыкает к валу, соединяющему между собой электродвигатель и исполнительный орган, причем вал рассматривается как часть исполнительного органа. Таким образом, амортизирующая пружина имеет такую же общую форму, как и в первом варианте осуществления. Ее функция также заключается в том, чтобы амортизировать движение вала электродвигателя и делать манипулирование более затруднительным, несмотря на то, что вал электродвигателя подвергается только линейному перемещению, а не совершает вращательное движение. Когда это желательно, вал электродвигателя может иметь в продольном направлении переменный диаметр.
Поворотный штифт 150, соответствующий поворотному штифту первого варианта осуществления, механически перемещается исполнительным органом при удалении ключа из запорного устройства. Штифт имеет шпенек 150а или иной элемент, который может быть приведен в действие посредством ключа, вставленного в запорное устройство. Шпенек также смещается с помощью пружины (не показана). Как становится очевидным из Фиг.10b, по мере того, как поворотный штифт поворачивается, поверхность на штифте нажимает на концевую поверхность исполнительного органа, заставляя тем самым исполнительный орган двигаться линейно по направлению к электродвигателю; см. Фиг.10с. Отверстие 130а вследствие этого выходит из совмещения со шпеньком 120а на боковой планке, и боковая планка лишается возможности двигаться внутрь в сторону исполнительного органа. В связи с этим исполнительный орган 130 имеет такую же функцию, что и вращающийся исполнительный орган 30 в описанном ранее варианте осуществления.
Выше описаны предпочтительные варианты осуществления запорного устройства, соответствующего настоящему изобретению. Специалисту в данной области техники понятно, что они могут изменяться в объеме прилагаемой формулы изобретения.
Электрическое перемещение исполнительного органа в положение замыкания было описано как поворотное движение на угол 90 градусов. Следует понимать, что такое вращение может предполагать и другие углы при условии, что углубление 30а для приема боковой планки не будет точно обращено к боковой планке.
Следует понимать, что опорный участок, который образован шейкой исполнительного органа, может иметь другую форму или место расположения на исполнительном органе.
Несмотря на то, что была проиллюстрирована комбинация электрически управляемого замыкающего механизма и обычных штифтовых барабанов, следует понимать, что концепция изобретения может быть применена и к запорным устройствам, в которых отсутствуют другие замыкающие средства, помимо вышеописанного замыкающего механизма.
Выше описана амортизирующая пружина 46, имеющая конкретную форму. Следует понимать, что пружина может иметь и другую форму при условии наличия двух параллельных лапок, упирающихся в радиально противоположные стороны шейки исполнительного органа или вала, соединяющего между собой электродвигатель и исполнительный орган. Таким образом, короткий боковой участок 46с может иметь закругленную форму.