ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ЗАМКОВОЕ УСТРОЙСТВО
ELECTROMECHANICAL LOCKING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электромеханическому замковому устройству.
Уровень техники изобретения
Широкое распространение электромеханических замковых устройств частично сдерживается потребностями в электроэнергии и размерами исполнительных механизмов, необходимых для выполнения отпирания таких электромеханических замковых устройств. Для того чтобы отпереть электромеханическое замковое устройство, для замкового устройства требуется исполнительный механизм, который действует для перемещения устройства в пределах замкового устройства в ответ на электрический сигнал, получаемый от электронного блока управления замкового устройства. Этот электрический сигнал обычно заставляет исполнительный механизм высвобождать стопорный болт, который дает возможность пользователю поворачивать или плавно перемещать механизм для извлечения болта, или чтобы было возможно приложить достаточное усилие для извлечения болта без механического содействия рукой пользователя. В последнем случае замковое устройство обычно должно обеспечиваться энергией с внешним подключением мощности, потребляемой от сети энергоснабжения, которая ограничивает область применения таких замковых устройств.
Электромеханическое замковое устройство, которое зависит от силы руки человека для извлечения стопорного болта, потребляет намного меньше энергии и может приводиться в действие от аккумуляторных источников питания, расширяя, таким образом, область применения таких устройств. Однако существующие электромеханические замковые устройства обычно включают в себя стопорный механизм в виде блокировочного устройства, которое не дает возможности механической составной части, к которой пользователь имеет доступ, перемещаться до тех пор, пока исполнительный механизм не получит от блока управления замкового устройства воздействующий сигнал разблокировать блокировочное устройство. Так как блокировочное устройство является уязвимым к грубому прямому воздействию, при котором к замку может быть приложена достаточно значительная сила, вызывающая выход из строя блокировочного устройства, такие блокировочные устройства предназначены выдерживать значительные внешние воздействия, и, как результат, являются сравнительно крупными и тяжелыми. Вследствие этого, требования к прочности таких блокировочных устройств оказывают влияние на исполнительные механизмы, которые необходимы для снятия блокировки таких стопорных механизмов, таким образом, увеличивая размеры исполнительного механизма и потребление энергии. Это ограничивает практическое использование аккумуляторных источников питания для приведения в действие замка. Другая проблема таких электромеханических замковых устройств относится ко времени, которое требуется для осуществления приведения в действие замка. Обычно, пользователю следует уметь вставлять ключ и открывать замок без заметного промедления. Для выполнения этого требуется исполнительный механизм сравнительно быстрого действия. Исполнительный механизм при этом также не должен заедать, чтобы пользователь затем начинал применять к замку силу, прежде чем исполнительный механизм будет иметь время для снятия блокировки замка. Такая быстрота и отсутствие заедания являются трудными для выполнения при сравнительно тяжелом блокировочном устройстве.
Целью настоящего изобретения является улучшение положения с вышеупомянутыми энергетическими и размерными ограничениями электромеханических замковых устройств.
Сущность изобретения
Электромеханическое замковое устройство, включающее в себя:
ключ, имеющий источник электрического питания; и
замок, содержащий:
а) цилиндр, имеющий первый торец и противолежащий второй торец, который может быть установлен с возможностью вращения на первой запираемой составной части, цилиндр, включающий в себя паз на его первом торце для ключа и средство электрического соединения, которое обеспечивает электрическое соединение с источником электрической энергии ключа;
b) хвостовую часть, которая действует для препятствования перемещению запираемой второй составной части и которая при этом установлена на цилиндр на его заднем торце с расположением, где относительное вращение между хвостовой частью и цилиндром допускается в разомкнутом состоянии замка и где цилиндр и хвостовая часть соединены с возможностью вращения в замкнутом состоянии замка;
с) электрический механизм сцепления с электрическим приводом, который работает при приведении в действие для разъемного соединения цилиндра и хвостовой части, вынуждая, таким образом, цилиндр и хвостовую часть соединяться, причем с возможностью вращения, в упомянутом замкнутом состоянии замка; и
d) электронный блок управления, который является электрически соединенным со средством электрического соединения и с механизмом сцепления и который действует для вырабатывания воздействующего сигнала для приведения в действие механизма сцепления.
Цилиндр и хвостовая часть могут образовывать общие оси вращения.
Хвостовая часть может включать в себя первую стопорную конфигурацию, а цилиндр включает в себя вторую стопорную конфигурацию, и механизм сцепления включает в себя, по меньшей мере, один стопорный механизм, который работает при приведении в действие механизма сцепления для разъемного зацепления первой и второй стопорных конфигураций для соединения с возможностью вращения цилиндра с хвостовой частью в замкнутом положении замка.
Стопорный механизм механизма сцепления включает в себя магнит, электрическую катушку, расположенную с возможностью перемещения в пределах магнитного поля магнита, стопорный элемент, имеющий конфигурации вхождения в зацепление для зацепления упомянутых первой и второй стопорных конфигураций, блокирующий элемент, к которому катушка жестко присоединена, и приводное устройство для приведения блокирующего элемента в положение для блокирования относительно стопорного элемента, причем блокирующий элемент действует в его положении блокирования для того, чтобы вызвать расцепление стопорного элемента с первой и второй стопорными конфигурациями в незамкнутом положении замка тогда, когда цилиндр повернут по отношению к хвостовой части, катушка электрически соединена с электронным блоком управления в положении, где катушка возбуждена посредством энергии, поданной источником энергопитания ключа в ответ на воздействующий сигнал, полученный от электрического блока управления, таким образом, чтобы вызвать перемещение блокирующего элемента из положения блокирования, давая, тем самым, возможность стопорному элементу входить в зацепление с первой и второй стопорными конфигурациями, при этом в замкнутом состоянии замка.
Стопорный механизм может включать в себя второе приводное устройство для приведения стопорного элемента в зацепление с первой и второй стопорными конфигурациями.
Механизм сцепления может быть помещен внутри цилиндра.
Электронный блок управления может быть помещен внутри цилиндра. Стопорный элемент и блокирующий элемент могут образовывать общие оси вращения, которые являются общими для осей вращения цилиндра и хвостовой части.
Первое приводное устройство может быть в форме пружины сжатия.
Стопорный элемент может быть расположен в обратном направлении от блокирующего элемента, причем стопорный элемент выполнен с относительно большей массой, чем масса блокирующего элемента, так что если к замку приложено, в продольном направлении от переднего торца цилиндра в направлении к хвостовой части, внешнее воздействие, причем достаточное для того, чтобы заставить стопорный элемент перемещаться в обратном направлении для вхождения в зацепление с первой и второй стопорными конфигурациями, блокирующий элемент будет только установлен в его блокирующее положение сравнительно с более высоким ускорением, предотвращая, таким образом, соединение цилиндра и хвостовой части.
Изобретение распространяется на замок электромеханического замкового устройства, как описано выше.
Изобретение распространяется на механизм сцепления электромеханического замкового устройства, как описано выше.
Краткое описание чертежей
Следующие особенности изобретения описаны ниже с помощью неограничивающего примера изобретения, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
фигура 1 изображает схематический вид в разрезе замка электромеханического замкового устройства в боковой проекции в соответствии с изобретением;
фигура 2 изображает схематический увеличенный вид в разрезе механизма сцепления замка на фигуре 1, в боковой проекции;
фигура 3 изображает схематический вид ключа электромеханического замкового устройства в боковой проекции в соответствии с изобретением;
фигура 4 изображает вид в перспективе корпуса цилиндра замка на фигуре 1;
фигура 5 изображает схематический вид сверху заднего торца корпуса цилиндра замка на фигуре 1;
фигура 6 изображает схематический вид корпуса цилиндра на фигуре 4 в разрезе в боковой проекции, с разрезом по линии разреза VI-VI на фигуре 5;
фигура 7 изображает схематический вид корпуса цилиндра на фигуре 4 в разрезе в боковой проекции, с разрезом по линии разреза VII-VII на фигуре 5;
фигура 8 изображает схематический вид сверху переднего торца корпуса цилиндра на фигуре 1;
фигура 9 изображает схематический вид сверху заднего торца остова катушки замка на фигуре 1;
фигура 10 изображает схематический вид сверху переднего торца остова катушки замка на фигуре 9;
фигура 11 изображает схематический вид в перспективе остова катушки на фигуре 9;
фигура 12 изображает схематический вид в перспективе соединительной муфты замка на фигуре 1;
фигура 13 изображает схематический вид сверху заднего торца соединительной муфты на фигуре 12;
фигура 14 изображает схематический вид сверху соединительной муфты замка на фигуре 12;
фигура 15 изображает схематический вид в перспективе с переднего торца хвостовой части замка на фигуре 1;
фигура 16 изображает схематический вид в перспективе с переднего торца остова катушки, соединительной муфты и хвостовой части замка на фигуре 1 в собранном состоянии;
фигура 17 изображает схематический вид в перспективе с заднего торца остова катушки индуктивности, соединительной муфты и хвостовой части замка на фигуре 1 в собранном состоянии;
фигура 18 показывает объемное схематическое изображение с пространственным разделением деталей остова катушки, обмотки, пружины, магнита и металлической крышки, содержащей исполнительный механизм в сборе механизма сцепления замка на фигуре 1;
фигура 19 изображает принципиальную блок-схему, иллюстрирующую способ, которым ключ приводит в действие замок на фигуре 1;
фигура 20 изображает схематический вид в разрезе сверху, от заднего торца, замка на фигуре 1, с разрезом по линии разреза ХХ-ХХ на фигуре 2;
фигура 21 изображает цилиндрическое поперечное сечение замка на 180° по линии разреза ХХI-ХХI на фигуре 20, иллюстрирующее механизм сцепления от точки обзора в центре цилиндра, причем со всеми составными частями механизма сцепления, выступающими по общему радиусу;
фигуры 22А-23Е изображают виды поперечного сечения по радиусу хвостовой части, соединительной муфты, остова катушки и цилиндра, иллюстрирующие, последовательно, вывод из зацепления механизма сцепления;
фигуры 22А-23D изображают виды поперечного сечения по радиусу хвостовой части, соединительной муфты, остова катушки индуктивности и цилиндра, иллюстрирующие, последовательно, приведение в действие механизма сцепления; и
фигуры 24А-24D изображают виды поперечного сечения по радиусу: хвостовой части, соединительной муфты, остова катушки и цилиндра, иллюстрирующие, последовательно, способ, при котором механизм сцепления выводится из зацепления, когда на замок оказывается воздействие.
Описание вариантов предпочтительного осуществления
Со ссылкой на чертежи электромеханическое замковое устройство 8, в соответствии с изобретением, содержит в себе замок 12 и ключ 14. Замок 12 имеет передний торец 10 и задний торец 11 и включает в себя цилиндр 16, который установлен с возможностью вращения на первую запираемую составную часть, электронный блок 18 управления, который помещен внутри цилиндра, хвостовую часть 20, механизм 22 замкового соединения, который помещен внутри цилиндра 16, и адаптер 24 хвостовой части. Адаптер 24 хвостовой части соединен со стопорным болтом (не показан) или с другим обычным замковым устройством, которое препятствует перемещению второй составной части, блокируемой с первой составной частью.
Ключ 14 содержит металлический разрезной ножевой контакт, который разделен на две части 26.1 и 26.2 ножевого контакта ключа и тело 28 ключа. Части 26.1 и 26.2 ножевого контакта обеспечивают 2-проводной электрический контакт с замком 12. Ножевой контакт обеспечивает, таким образом, средство, с помощью которого электрическая энергия, данные и механическое усилие передается в замок 12. Часть 26.1 ножевого контакта выполнена с проточкой на одной или обеих ее боковых поверхностях V-образных прорезей таким же образом, как и на обычном ключе. Тело ключа содержит SIM-карту (модуль идентификации абонента с микропроцессором), в которой может храниться код санкционирования доступа и плата с печатной схемой, которая обеспечивает электронику ключа. Электроника ключа состоит из регулятора мощности, микроконтроллера, обеспечивающего поддержку протокола замка и функций управления электропитанием. Тело ключа, кроме того, включает в себя аккумуляторный элемент, обеспечивающий энергопитание ключа и электроники замка. Предусмотрена кнопка 27, которая позволяет пользователю по выбору вводить данные в замок 12.
Замок 12 выполнен по размерам так, чтобы обеспечивать легкую замену обычных механических цилиндровых замков. Очевидно, что электронное замковое устройство может быть использовано при любом применении, где может потребоваться замок. Цилиндр 16 и хвостовая часть 20 выполняются из материала пластмассы и присоединяются друг с другом с расположением, в котором цилиндр и хвостовая часть поворачиваются относительно друг друга в разомкнутом состоянии замка 12. В замкнутом состоянии замка цилиндр 16 и хвостовая часть 20 соединяются, с возможностью разъема, друг с другом посредством механизма сцепления, приводящего хвостовую часть и цилиндр к соединению с возможностью вращения.
Цилиндр 16 содержит корпус 29 цилиндра и кожух 30 ключа, который жестко соединен с корпусом 29 цилиндра посредством цилиндрического втулочного соединения 31, которое установлено в муфту 32, образованную посредством цилиндрического корпуса. Втулочное соединение 31 образует пару кольцевых ориентирующих выступов 33, а муфта образует пару дополнительных кольцевых канавок 34, в которые принимаются ориентирующие выступы, обеспечивающие соединение мгновенного действия. Кожух 30 ключа образует паз 35 для ключа, в который принимается ножевой контакт 26 ключа. Кожух 30 ключа включает в себя два электрических контакта 37, каждый из которых содержит пару скользящих контактов, которые осуществляют электрический контакт на противоположных сторонах каждой из двух частей ножевого контакта ключа. Скользящие контакты для каждой из двух частей ножевого контакта ключа обеспечивают поддержание адекватного электрического соединения между замком и ключом от точки входа ножевого контакта 26 ключа в паз 35 для ключа, обеспечивая, по меньшей мере, 150 мксек (µs), во время которых процесс санкционирования может происходить, прежде чем ключ полностью вставлен и пользователь начинает поворачивать ключ. Контакты 37 соединены с блоком 18 управления посредством электрических соединителей 21.
Кожух 30 ключа, кроме того, включает в себя стопорный болт 23 ножевого контакта ключа обычной конструкции, который взаимодействует с канавкой 23.1 в части 26.1 ножевого контакта ключа, препятствуя возможности извлечения ножевого контакта ключа из кожуха 30 ключа, когда выполнен поворот цилиндра 16. Второй стопорный болт 25 цилиндра взаимодействует с кольцевой канавкой 9 в кожухе 30 ключа, препятствуя возможности осевого перемещения цилиндра 16 и, таким образом, извлечения из замка.
Цилиндр 16 соединен, с возможностью вращения, с хвостовой частью 20 посредством кольцевого мгновенного соединения, в котором корпус 29 цилиндра образует три кольцевых ориентирующих выступа 36, а хвостовая часть 20 образует три дополнительных канавки 38, которые принимают ориентирующие выступы 36 в конструкции, позволяющей вращение цилиндра относительно хвостовой части. По существу, цилиндр и хвостовая часть определяют общие оси вращения.
Блок управления 18 включает в себя электронный блок управления в виде устройства сопряжения (далее интерфейса) электронного ключа, которое обеспечивает электрическое соединение с ножевым контактом 26 ключа 14 и для передачи данных между ключом 14 и замком 12. Когда осуществлен электрический контакт между ключом и интерфейсом, ключ обеспечивает подачу импульса электрической энергии на замок 12. Блок управления 18 включает в себя силовой конденсатор, который высвобождает электрическую энергию для замка, достаточную, чтобы дать ему возможность работать в течение короткого периода времени и обмениваться информацией с ключом посредством двухпроводной шины между импульсами энергии с использованием схемы манчестерского кодирования информации. Блок 18 управления включает в себя микроконтроллер, который соединен с механизмом 22 сцепления и интерфейсом ключа, и который действует для посылки воздействующего сигнала на механизм сцепления для приведения в действие механизма сцепления.
Механизм 22 сцепления содержит крышку 40 из кремниевой стали толщиной 0,3 мм, стопорный элемент в виде соединительной муфты 42, катушку 46 и цилиндрический магнит 48 из неодима, который контактирует со стальной крышкой 40 на заднем торце магнита и который частично расположен внутри катушки 46 на переднем торце магнита. Механизм 22 сцепления, кроме того, включает в себя блокирующий элемент в виде остова 50 катушки, который является перемещаемым по магниту 48 и который срабатывает посредством приводного устройства в виде пружины 52 возврата с моментом силы 5 м·Н (mN) остова катушки. Пружина является цилиндрической винтовой пружиной сжатия. Электрические провода (не показаны) проходят от катушки 46 через отверстия 54 в стальной крышке 40 к блоку 18 управления для возбуждения катушки.
Со ссылкой на фигуры 9-11 остов 50 катушки содержит цилиндрическую стенку 56, образующую центральное отверстие 57, фланец 58, который расположен на заднем торце стенки 56, пару блокирующих зубцов 60.1 и 60.3, и пару направляющих зубцов 60.2 и 60.4, которые выступают в радиальном направлении наружу от фланца 58. Блокирующие зубцы 60.1 и 60.3 расположены диаметрально противоположно один к другому, а направляющие зубцы 60.2 и 60.4 аналогично расположены диаметрально противоположно один к другому. Зубцы 60.1 и 60.3, кроме того, образуют наклонные поверхности 64.1 и 64.2 размыкания, соответственно, которые расположены напротив поверхностей зацепления, назначение которых пояснено ниже. Зубцы 60.2 и 60.4, кроме того, образуют наклонные поверхности 60.5 и 60.6 обратного хода, соответственно, назначение которых также пояснено ниже.
Со ссылкой на фигуры 12-14 соединительная муфта 42 содержит центральный прилив 66, пару секций 68.1 и 68.2 изогнутой стенки, которые расположены напротив одна другой и которые соединены с приливом 66 посредством шеек 70.1 и 70.2. Секции 68.1 и 68.2 изогнутой стенки образуют периферийные пространства 78.1 и 78.2 между ними. Дистальные концы секций 68.1 и 68.2 стенки образуют наклонные поверхности 80.1 и 80.2 размыкания, соответственно, на их рабочих задних торцах. Проксимальные концы секций 68.1 и 68.2 стенки образуют поверхности 82.1 и 82.2 зацепления, соответственно, на их рабочих задних торцах. Основная часть каждого дистального конца секций 68.1 и 68.2 стенки образуют опорные поверхности 92.1 и 92.2. Шейки 70.1 и 70.2 образуют наклонные опорные поверхности 71.1 и 71.2, соответственно. Конфигурации удлиненных углублений 69.1 и 69.2 проходят в шейки 70.1 и 70.2 от переднего конца соединительной муфты. Конфигурации углублений имеют достаточный размер для вмещения штифта 96.1 осевой пружины кручения.
Со ссылкой на фигуру 15 хвостовая часть 20 имеет в целом цилиндрическую конфигурацию, определяющую переднюю поверхность, содержащую первую конфигурацию зацепления в виде выступа 74 и вторую конфигурацию зацепления в виде второго выступа 76. Выступ 74 имеет наклонную поверхность 74.1 размыкания на одном торце и наклонную поверхность 74.2 зацепления на противоположном его торце. Второй выступ 76 определяет наклонную поверхность 76.1 размыкания на одном торце и наклонную поверхность 76.2 зацепления.
В собранном состоянии механизма 22 сцепления задний торец соединительной муфты 42 упирается в передний торец хвостовой части 20 с остовом катушки, содержащим навитую на нем катушку 46 (индуктивности), расположенную внутри соединительной муфты, причем механизм сцепления в сборе размещен в корпусе 29 цилиндра. Со ссылкой на фигуры 16 и 17 в неактивированном состоянии механизма 22 сцепления, выступы 74 и 76 расположены с местоположением внутри зон 78.1 и 78.2, соответственно, образованных с помощью соединительной муфты 42. В сущности, когда соединительная муфта 42 вынуждена поворачиваться в направлении по часовой стрелке относительно хвостовой части 20 (при рассмотрении от переднего торца замка), поверхности 82.1 и 82.2 зацепления входят в зацепление с поверхностями 76.2 и 74.2 зацепления, соответственно, заставляя соединительную муфту и хвостовую часть 20 получать возможность соединения с поворотом. Таким образом, крутящий момент может быть передан на хвостовую часть 20 посредством соединительной муфты 42. Поворот соединительной муфты 42 в направлении против часовой стрелки (при рассмотрении от переднего торца замка) относительно хвостовой части заставляет наклонные поверхности 80.1 и 80.2 размыкания соединительной муфты 42 скользить по наклонным поверхностям 74.1 и 76.1 размыкания, соответственно, хвостовой части 20, заставляя соединительную муфту 42 отделяться от хвостовой части и, таким образом, становиться выведенной из зацепления с ней.
Со ссылкой на фигуру 18, катушка 46 является полым цилиндром с наружным диаметром 4,88 мм, внутренним диаметром 3,68 мм и шириной 2,11 мм. Катушка 46 электрически соединена с блоком 18 управления посредством электрических проводников 19.1 и 19.2. Магнит 48 является магнитом 3×3 мм из неодима, который обеспечивает радиальный зазор 0,35 мм между магнитом и катушкой, причем достаточный для предоставления возможности наматывания витков катушки на цилиндрическую стенку 56 остова 50 катушки. Цилиндрическая стенка 56 остова 50 катушки составляет 0,2 мм по толщине, что является адекватной толщиной, чтобы позволить изготовление посредством техники формования из пластмассы. Так как усилие снижается при увеличении зазора, то зазоры, по возможности, следует сохранять небольшими. Радиальный зазор 0,14 мм обеспечивает достаточный зазор для погрешностей монтажа и скручивания катушки.
Катушка 46 имеет сопротивление 300 Ом (Ω), достигая 6,67 мА (mA) при 2,7 V. Катушка жестко соединена с остовом 50 катушки, который позволяет ей скользить по переднему концу магнита 48. Выработанная катушкой 46 сила в диапазоне от 10,7 мН(mN) до 12,7 мН(mN) при перемещении катушки в ее рабочей зоне 1,3 мм (смотри диаграмму 1). Сила пружины возврата изменяется в пределах от 5,0 мН(mN) до 7,7 мН(mN) соответствующего диапазона. Эти силы достаточны для перемещения с ускорением остова 50 и катушки 46 с общей массой около 70 мг (mg) с ускорением 5-8 g с общим временем действия 6 миллисекунд (ms).
Крышка 40 содержит базовую плату 41, образующую два отверстия 54 каналов для электрических проводов и цилиндрическую боковую стенку 58, которая проходит от базовой платы 41. Крышка 40 выполняет три функции: во-первых, для проведения магнитного потока от дальнего полюса электромагнита 48 через катушку 46, что увеличивает силу катушки приблизительно на 30%; во-вторых, обеспечивать предотвращение утечки избыточного магнитного потока, что может создавать помехи другим устройствам и/или притягивать металлические твердые частицы; и, в-третьих, обеспечивать защиту от внешнего магнитного воздействия. Пружина 52 возврата корпуса катушки расположена между базовой платой 41 крышки 40 и катушкой 46.
Со ссылкой на фигуры 4-8 корпус 29 цилиндра образует внутреннюю часть цилиндрической стенки 84, которая имеет внутренний диаметр немного больше, чем наружный диаметр соединительной муфты 42, тем самым давая возможность помещать соединительную муфту 42 внутри части цилиндрической стенки 84. Корпус 29 цилиндра содержит пару продольно проходящих ребер 86.1 и 86.2 с диаметрально противоположным расположением, которые выступают внутрь от части стенки 84. Кольцевая стопорная конфигурация 88 проходит внутрь от части стенки 84. Изогнутые выступы 89.1 и 89.2 проходят от стопорной конфигурации 88 по направлению к переднему торцу замка. Корпус включает в себя два диаметрально расположенных напротив направляющих элемента 88.1 м 88.2, которые расположены на расстоянии от части стенки и которые проходят продольно от стопорной конфигурации по направлению к переднему торцу замка. Язычки 90 проходят внутрь от дистальных концов ребер. Направляющие элементы 88.1 м 88.2 образуют наклонные поверхности 88,4 и 88,5 возврата, соответственно; и, кроме того, образуют наклонные поднимающие поверхности 88,6 и 88,7, соответственно, назначение которых описаны ниже.
При вхождении внутрь корпуса 29 ребра 86,1 и 86,2 помещаются внутрь периферийных пространств 78,1 и 78,2, соответственно. В сущности, когда корпус 29 цилиндра приводится во вращение в направлении против часовой стрелки (при рассмотрении от заднего торца замка), опорные поверхности 92,1 и 92,2 приводятся к стыкованию с ребрами 86,2 и 86,1, соответственно, делая, таким образом, возможным осуществление передачи соединительной муфте 42 крутящего момента, который приложен к корпусу 29 цилиндра.
Корпус 29 образует ряд установочных конфигураций 87 на его переднем торце для установки и соединения с ним кожуха 30 ключа.
При неактивированном (исходном) положении механизма 22 сцепления остов 50 катушки установлен внутри соединительной муфты 42 с расположением, где передний конец бобышки 66 соединительной муфты помещен внутри отверстия 57 остова катушки.
При разомкнутом состоянии замка цилиндр 16 не введен в зацепление посредством механизма сцепления и, таким образом, не соединен с хвостовой частью 20. По существу, когда кожух 30 ключа поворачивают посредством ключа, цилиндр 16 поворачивается синхронно с кожухом 30 ключа, но хвостовая часть 20 и, вследствие этого, адаптер 24 хвостовой части остаются неперемещенными.
При использовании, когда ключ 14 вставлен в скважину замка в кожухе 30 ключа, а переданный в блок 18 управления код идентифицирован, импульс энергии направляется в блок управления, возбуждая катушку 46, чтобы тем самым привести в действие механизм сцепления. Остов 50, приведенный в действие катушкой 46, принудительно продвигается вперед в стальную чашку 40. Со ссылкой на фигуры 23А-23D, блокирующие зубцы поднимаются выше перегородок 70,1 и 70,2 муфты 42, давая возможность соединительной муфте 42 поворачиваться свободно по отношению к катушке 50. Фигура 23А отображает механизм 22 сцепления в его исходном положении до возбуждения катушки. Фигура 23B отображает отвод остова катушки при приведении в действие катушки 46. Как только цилиндр 16 повернут по отношению к хвостовой части 20, тогда ребра 86,1 и 86,2 цилиндра прилегают к опорным поверхностям 92,1 и 92,2, соответственно, передавая крутящий момент от цилиндра к соединительной муфте 42. Поверхности 82,1 и 82,2 зацепления соединительной муфты 42, в свою очередь, прилегают к поверхностям 76,2 и 74,2 зацепления хвостовой части 20, соответственно, заставляя, таким образом, цилиндр и хвостовую часть стать соединенными с возможностью вращения и передавать крутящий момент от цилиндра к хвостовой части. Фигура 23С демонстрирует замок, повернутый на 15°, тогда как фигура 23D демонстрирует замок в положении зацепления с поворотом через 34,8°.
Со ссылкой на фигуры 22А-22Е, когда катушка не приведена в действие, а цилиндр повернут по отношению к хвостовой части, поверхности 62,1 и 62,2 зацепления блокирующих зубцов 60,1 и 60,3 остова катушки входят в контакт с опорными поверхностями 71,1 и 71,2, соответственно, соединительной муфты 42, заставляя остов 50 катушки и соединительную муфту 42 стать соединенными вместе в качестве единого блока (смотри на фигуру 22 В). В положении зацепления замка остов катушки и соединительная муфта являются соединенными, и последующее выполнение поворота цилиндра 16 приводит к оказанию давления посредством поверхностей 88,6 и 88,7 подъема на направляющие 88,1 и 88,2, соответственно, и поверхностей 64,1 и 64,2 подъема на блокирующие зубцы 60,1 и 60,3 остова катушки, соответственно; и давление, кроме того, создается между поверхностями 82,1 и 82,2 зацепления соединительной муфты 42 и поверхностями 74,2 и 76,2 зацепления хвостовой части. Совмещенные углы наклона обеих поверхностей - подъема и зацепления, выполнены с такой конфигурацией, чтобы преодолеть любую, существующую между поверхностями, силу трения с минимально необходимым угловым смещением, приводя остов и муфту в сборе, соединенные с возможностью поворота, к выталкиванию вследствие того, вдоль корпуса цилиндра по направлению к переднему торцу (смотри фигуру 22С).
Соединительная муфта приподнимается от хвостовой части 20 (смотри фигуру 22D) и механизм сцепления, таким образом, выводится из зацепления и цилиндр является свободным для поворота относительно хвостовой части (смотри фигуру 22Е).
Существенным условием для механизма сцепления является то, что не должно быть возможности выполнять ввод его в зацепление с помощью внешнего ускорения или удара, и это обеспечено следующим способом. Масса соединительной муфты 42 уравновешена посредством пружины 96 кручения, которая проходит между ступенчато изогнутыми конфигурациями 98,1 и 98,2, проходя по направлению внутрь от частей 68,1 и 68,2 стенки муфты и ступенчатой конфигурации 88 корпуса цилиндра. В сущности, когда механизм сцепления получает ускорение от переднего торца замка по направлению к хвостовой части 20 с ускорением, превышающим 3g, соединительная муфта 42 утапливается в корпус цилиндра. Остов 50 катушки и катушка 46 являются относительно легкими и, по существу, только утапливаются в крышку 40 в зависимости от силы пружины 52 при относительно более высоком ускорении. При всех ускорениях, остов 50 катушки, таким образом, опирается на соединительную муфту в положении блокирования, и любая попытка повернуть цилиндр приведет к выводу из зацепления механизма сцепления.
Под воздействием быстрого удара или резкого колебания, перемещение остова относительно соединительной муфты, тем не менее, происходит чрезвычайно редко. В таком случае соединительная муфта совершает резкие перемещения вверх и вниз по корпусу цилиндра. Со ссылкой на фигуру 2 и фигуру 14, пружина 96 кручения сохраняет постоянный крутящий момент относительно соединительной муфты. Осевой штифт 96,1 пружины кручения в конце пружины 96 кручения проходит в одну из конфигураций углублений 69.1 или 69.2. Перпендикулярный штифт 96,2 скреплен с одним из ребер 86,1 или 86,2 в корпусе цилиндра. Таким образом, пружина 96 кручения удерживает соединительную муфту относительно ребер 86,1 и 86,2 корпуса цилиндра. Со ссылкой на фигуры 24А-24D, если цилиндр повернут относительно хвостовой части 20, то под воздействием удара соединительная муфта поднимается от выступов 74 и 76 хвостовой части 20. Пружина 96 кручения поворачивает соединительную муфту над выступами 74 и 76 по направлению к ребрам 86,1 и 86,2 корпуса цилиндра, приводя механизм сцепления к выводу из зацепления.
Цилиндр, кроме продольного удара, может быть подвергнут угловому удару, в таком случае сила пружины кручения может быть преодолена, что приведет зубец к повторному вводу в зацепление. Однако теоретически не существует ограничения силы пружины кручения, которая может быть использована, и углы наклона поверхностей 74,2 и 76,2 зацепления могут быть соответственно отрегулированы для компенсирования силы трения на откосах для обеспечения того, чтобы противодействие муфты удару оставалось неизменным при воздействии крутящего момента посредством пружины кручения. Даже с относительно слабой пружиной кручения, как показывает практика, является исключительно трудным, если не невозможным, выполнить зацепление механизма сцепления посредством только внешнего ударного воздействия.
Цель разработки заключается в уменьшении до минимума угла, требуемого от исходного положения, до точки, в которой механизм сцепления выполняет зацепление; обычно для устройства замка требуется, чтобы этот поворот был меньше чем 35°. Это является осуществимым, во-первых, посредством выполнения угловой ширины блокирующих зубцов 60,1 и 60,3 настолько небольшими, насколько это совместимо с требованиями механики; и, во-вторых, посредством использования наклонных поверхностей 88,4 и 88,5 с обратным скосом направляющих 88,1 и 88,2 корпуса 29 цилиндра. Поверхности с обратным скосом выполнены под таким углом, что когда остов 50 катушки поднят по направляющей стойке, поверхности 60,5 и 60,6 остова на направляющих зубцах 60,2 и 60,4 остова катушки взаимодействуют с поверхностями 88,4 и 88,5 с обратным скосом для того, чтобы принудить остов катушки поворачиваться в направлении против часовой стрелки, как это можно видеть с заднего торца замка. Этот поворот приводит к дополнительному зазору между поверхностями 62,1 и 62,2 зацепления на остове катушки и поверхностями 71,1 и 71,2 зацепления на зубце, давая, тем самым, возможность поверхностям зацепления частично входить в зацепление до приведения в действие катушки и, следовательно, нуждаясь в меньшем повороте до введения в зацепление механизма сцепления.
Механизм 22 сцепления может включать в себя индикатор положения приведения в действие замкового соединения, который работает для передачи сообщения микроконтроллера блока 18 управления тогда, когда механизм сцепления находится в положении приведения в действие. Работе индикатора положения приведения в действие замкового соединения способствует конструкция в цилиндре, производящая несильный щелкающий звук, который детектируется в качестве всплеска напряжения в катушке 46. Микроконтроллер работает для вырабатывания сигнала приведения в действие в ответ на всплеск напряжения, детектируемый микропроцессором.
Преимущество такого механизма состоит в том, что энергию необходимо прилагать к исполнительному механизму только тогда, когда пользователь начинает поворачивать цилиндр, продлевая, таким образом, время работы аккумуляторной батареи ключа. На практике, однако, потребление энергии ключа сдерживается током в режиме хранения, необходимом для электроники ключа, и такие устройства, следовательно, являются дополнительными для использования в реальном окружении.
Будет оценено, что точная конфигурация замка и ключа может значительно изменяться, однако, в то же время включать общие принципы описанного выше изобретения. В частности, заявитель предвидит, что введение в зацепление цилиндра и хвостовой части может быть достигнуто иными, в отличие от зубцов, средствами, такими как подшипники, штифты, храповые механизмы, зубчатые колеса или элементы фрикционного сцепления, все из которых принимались во внимание в вышеизложенном изобретении. Точная конфигурация замкового устройства может также изменяться, однако, в то же время с включением определенных здесь существенных признаков.
Применение замкового устройства может быть распространено на любое использование, для которого требуется замковое устройство и для которого быстрота, низкое потребление энергии, низкая стоимость и ударопрочность являются важными требованиями. Возможные области применения включают в себя робототехнику, клапаны и распределение энергии в миниатюрных или других механических устройствах.