ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЗАМОК ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
ELECTROMECHANICAL LOCK FOR TRANSPORT VEHICLE

Изобретение касается электромеханического замка для транспортного средства.
Известны электромеханические замки для транспортного средства, содержащие трос, одним концом связанный с приводом для его возвратно-поступательного перемещения, а другим концом - со штоком, размещенным с возможностью возвратно-поступательного перемещения в корпусе, закрепляемом на одной части кузова транспортного средства, а также кронштейн с ответной частью для приема штока, закрепляемый на ответной части кузова транспортного средства (см. журнал "Потребитель-автодела", №15/2004, статья "Попробуй откупорь").
Однако известным из уровня техники электромеханическим замкам присущ ряд недостатков.
Прежде всего, недостатки известных замков связаны с большим ходом запирающего штока, что предполагает использование мощного привода, который ввиду своих относительно больших габаритов не может располагаться в непосредственной близости к запирающему штоку, где монтажное пространство, как правило, является весьма ограниченным. Это, в свою очередь, приводит к необходимости разнесения приводного механизма и запирающего штока, связь между которыми осуществляется посредством троса, заключенного в многослойную защитную оплетку. Это, в свою очередь, требует еще большего увеличения мощности привода, в частности, электродвигателя, что связано с повышенными затратами электроэнергии и приводит к увеличению габаритов привода.
Поскольку известные замки состоят из нескольких частей, каждая из которых требует собственных монтажных операций, то установка подобных замков может быть связана со значительными затратами квалифицированного труда и времени.
Как указывалось выше, для соединения привода с запирающим штоком используется трос. Данный трос передает толкающие и тяговые усилия для осуществления запирающим штоком движения запирания или, соответственно, отпирания. Так как при передаче толкающего усилия на шток в тросе возникает напряжение сжатия, то в подобных конструкциях применяется жесткий трос в жесткой оболочке. Это приводит к дополнительному усложнению монтажа замка, поскольку при прокладке данный трос не может быть изогнут в нужном месте, а требует плавного перехода (большого радиуса кривизны) от одного направления прокладки к другому. Это не только усложняет монтаж всего замка, но и предъявляет завышенные требования к квалификации персонала.
Указанная конструкция из нескольких разнесенных частей и указанные сложности монтажа приводят к увеличению вероятности отказа замка. Наличие множества мест соединений повышает опасность повреждения именно в этих, наиболее слабых местах. Это обстоятельство усиливается сложностями монтажа, в ходе которых могут дополнительно возникнуть повреждения мест соединений, или эти сложности приводят к неправильному монтажу и ненадлежащей эксплуатации замка.
Кроме того, подобные замки снабжаются аварийным тросом, который используется, например, при разрядке аккумулятора. Этот аварийный трос соединен с упомянутым выше приводом упомянутого троса, т.е. при приложении тягового усилия к аварийному тросу он тянет привод, основной трос и, наконец, запирающий шток. Из-за возникающих в аварийном тросе при его эксплуатации усилий, в том числе усилий трения, он часто рвется.
В связи с этим в настоящее время существует потребность в замке, который имеет простую и надежную конструкцию и монтаж которого может быть выполнен просто и за короткое время, и при этом не предъявляет особых требований к квалификации персонала.
Из указанных выше сведений об уровне техники следует, что основной проблемой является необходимость осуществления блокирующим элементом возвратно-поступательных перемещений и соответственно обеспечение электромеханического привода, который позволяет такое перемещение.
В связи с этим первым аспектом изобретения является предоставление электромеханического замка для запирания друг относительно друга частей транспортного средства, в котором линейный привод блокирующего элемента заменен на вращательный привод.
Это реализовано в заявленном электромеханическом замке за счет того, что предусмотрен электродвигатель, который расположен в одном корпусе вместе с блокирующим элементом и который передает вращательное движение на этот блокирующий элемент.
Использование данного вращательного привода взамен привода для возвратно-поступательного перемещения и объединение данного вращательного привода в одном корпусе с блокирующим элементом устранило необходимость в большом линейном ходе блокирующего элемента и тем самым потребность в мощном приводе для реализации такого линейного хода. Это, в свою очередь, дало возможность использовать маломощные и весьма небольшие электродвигатели, вследствие чего корпус, в котором перемещается блокирующий элемент, несмотря на установку в нем электродвигателя, остался по существу тех же размеров, что и в известных замках.
Объединение в одном корпусе блокирующего элемента и его привода позволило отказаться от промежуточных элементов в виде соединительного троса и тем самым повысить надежность всего замка и максимально упростить монтаж замка.
Далее, в процессе эксплуатации электромеханического замка могут возникнуть ситуации, при которых может потребоваться аварийное открытие замка и тем самым разблокирование запертых относительно друг друга частей транспортного средства. В связи с этим, вторым аспектом изобретения является предоставление электромеханического замка, который снабжен аварийным средством для устранения запертого положения замка без осуществления поворотного перемещения блокирующего элемента.
В соответствии с изобретением такое аварийное средство реализовано за счет установки электродвигателя в корпусе замка с возможностью возвратно-поступательного (линейного) перемещения между двумя крайними положениями. Для этого предусмотрено тяговое средство, посредством которого осуществляется перемещение электродвигателя из одного крайнего положения во второе крайнее положение, в котором жестко связанный с электродвигателем блокирующий элемент выходит из своего положения блокирования, вследствие чего замок отпирается.
Для того чтобы обеспечить возврат электродвигателя в первое крайнее положение и тем самым блокирующего элемента в свое положение блокирования, а также для предотвращения самопроизвольного перемещения электродвигателя из первого крайнего положения в корпусе предусмотрена воздействующая на электродвигатель возвратная пружина.
Следует отметить, что указанное аварийное перемещение электродвигателя и тем самым блокирующего элемента является весьма незначительным и практически не сказывается на увеличении габаритов корпуса. Кроме того, ввиду небольших размеров привода усилия, возникающие в аварийном тросе, существенно ниже, чем в замках, известных из уровня техники. Это, в свою очередь, существенно снижает опасность разрыва аварийного троса.
Другие признаки, преимущества и возможные усовершенствования заявленного изобретения станут понятны из приведенного ниже описания изобретения со ссылкой на чертежи.
На чертежах представлено:
Фиг.1 - электромеханический замок с блокирующим элементом в открытом положении, вид в разрезе и в перспективе;
Фиг.2 - электромеханический замок согласно фиг.1 с блокирующим элементом в положении блокирования;
Фиг.3 - варианты выполнения запираемого элемента;
Фиг.4 - электромеханический замок с установленной внутри корпуса управляющей микросхемой, вид сверху в разрезе;
Фиг.5 - блокирующий элемент, в отдельном представлении;
Фиг.6 - головка корпуса электромеханического замка, вид в перспективе;
Фиг.7 - разрез А-А на фиг.1;
Фиг.8 - электромеханический замок согласно фиг.1, дополнительно оснащенный возвратной пружиной;
Фиг.9 - блокирующий элемент, имеющий наклонно нисходящую поверхность;
Фиг.10 - электромеханический замок согласно фиг.8, дополнительно оснащенный аварийным тросом;
Фиг.11 - электромеханический замок, оснащенный соединительной скобой.
На фиг.1 и 2 представлен заявленный электромеханический замок для запирания частей транспортного средства относительно друг друга. В качестве запираемых частей могут рассматриваться капот, багажник, дверь и т.п. Заявленный электромеханический замок может использоваться как штатный замок или как дополнительный замок, в том числе как срабатывающий при попытке взлома замок.
Заявленный электромеханический замок содержит запираемый элемент 1, который закреплен на подвижной части автомобиля, в данном случае капоте автомобиля, и корпус, закрепляемый на кузове автомобиля. Разумеется, что возможно и обратное закрепление.
Формы выполнения запираемого элемента могут быть совершенно различными. Некоторые возможные формы запираемого элемента представлены на фиг.3. Принципиально лишь то, что на свободном конце запираемого элемента 1 предусмотрен участок, поперечное сечение которого меньше, чем сечение следующего за ним в направлении свободного конца участка запираемого элемента.
Корпус в представленном варианте осуществления состоит из головки 2, приемной части 3 и торцевой крышки 4. Разумеется, что корпус замка может быть выполнен в виде одной части или состоять из двух разъемно соединенных друг с другом половин.
Головка 2 замка предназначена для закрепления корпуса на кузове автомобиля. Для этого она имеет предпочтительно два сквозных отверстия 25, 26 для пропуска крепежных болтов, шпилек или тому подобных крепежных средств. Альтернативно, головка может крепиться с помощью неразъемного соединения, например, сваркой, пайкой, склеиванием или тому подобным.
Головка имеет приемное отверстие 5 для ввода запираемого элемента 1, которое предпочтительно выполнено сквозным, однако в отдельных случаях возможно его глухое выполнение. Форма отверстия может быть совершенно любой, например круглой, квадратной, прямоугольной, эллиптической и т.п. В отдельных случаях приемное отверстие может быть даже разомкнутым, например С-образным, U-образным или тому подобной формы.
Также головка 1 имеет отверстие 6 (см. фиг.6) для прохождения блокирующего элемента, причем отверстие 6 проходит от обращенной к приемной части 3 корпуса стороны головки 2 и пересекается с приемным отверстием 5.
Головка 2 прикреплена к приемной части 3. В приемной части 3 расположен электродвигатель 7. Выходной вал электродвигателя 7 соединен с блокирующим элементом 8, который размещен в отверстии 6 головки 2 с возможностью поворота.
Соединение выходного вала электродвигателя и блокирующего элемента может быть реализовано за счет их выполнения за одно целое. Также возможно соединение указанных элементов с геометрическим, силовым замыканием или замыканием материала (сваркой, пайкой, склеиванием и т.д.). Конкретное выполнение указанных видов соединения является очевидным для специалиста и дополнительно здесь не поясняется.
Блокирующий элемент 8 перемещается электродвигателем 7 между открытым положением (фиг.1) и положением блокирования (фиг.2, 4). В открытом положении блокирующий элемент 8 обеспечивает свободный проход запираемого элемента 1 через приемное отверстие 5. Это достигается за счет выполненной на конце блокирующего элемента краевой выемки 9, как она, например, показана на фиг.5. При повороте блокирующего элемента 8 в положение блокирования он частично перекрывает приемное отверстие 5 и запирает или, соответственно, блокирует запираемый элемент 1. Альтернативно, вместо выемки на конце блокирующего элемента может быть предусмотрен эксцентриковый элемент, который в открытом положении обеспечивает свободное прохождение запираемого элемента в приемное отверстие, и запирания там за счет по меньшей мере частичного перекрывания приемного отверстия.
Предпочтительным образом, блокирующий элемент 8 расположен относительно приемного отверстия 5 так, что в открытом положении блокирующего элемента 8 его внешние поверхности и выемка 9 расположены заподлицо со стенкой приемного отверстия 5 или утоплены в ней, как это представлено на фиг.1. В случае эксцентрикового элемента предусмотрено его расположение заподлицо со стенкой приемного отверстия или утопленное относительно нее. Это позволяет реализовать корпус еще более компактно. Указанное расположение возможно как в случае пересечения продольной оси блокирующего элемента 8 и тем самым отверстия 6 с продольной осью приемного отверстия, так в случае смещения этих осей относительно друг друга.
Альтернативно, например, блокирующий элемент 8 может постоянно находиться в области приемного отверстия 5, что возможно, например, при прямоугольном или эллиптическом выполнении приемного отверстия 5. Возможны также и другие варианты расположения блокирующего элемента и приемного отверстия, которые позволяют проход запираемого элемента в приемное отверстие и его блокирование после поворота блокирующего элемента.
Выполнение электродвигателя не является принципиальным и может быть выбрано по существу любым. В качестве одного из возможных двигателей, пригодных для использования в заявленном изобретении, можно назвать электродвигатель Sanyo серии 12GN типа NA 4S.
Электродвигатель может приводить блокирующий элемент во вращение как в одном направлении, так и в противоположных направлениях.
Управление электродвигателем может осуществляться посредством электронной платы 10, установленной как внутри корпуса замка (фиг.4), так и снаружи. Питание электродвигателя может осуществляться от аккумулятора автомобиля, от собственного источника питания (например, батарея или аккумулятор) или от других источников питания, предусмотренных на транспортном средстве для питания имеющихся на нем систем.
Питающие и управляющие линии 11 могут быть проведены к электродвигателю, например, через торцевую крышку 4.
Приведение в действие электродвигателя может быть произведено по сигналу, выдаваемому при срабатывании противоугонной сигнализации, по сигналу, выдаваемому при активации/деактивации владельцем противоугонной сигнализации, по сигналу, выдаваемому владельцем специально для запирания/отпирания заявленного электромеханического замка или тому подобному сигналу. Сигналы могут выдаваться управляющим блоком противоугонной сигнализации или сами владельцем из салона транспортного средства, или через радиоустройство или тому подобным образом или средством. Такое выполнение обеспечивает как повышенное удобство, так и надежность управления заявленным замком.
Для осуществления поворота блокирующего элемента 8 на заданный угол для блокирования или, соответственно, деблокирования запираемого элемента 1 предусмотрены ограничивающие поворот средства.
Так, на боковой поверхности блокирующего элемента 8 может быть предусмотрен выступ 12, как это представлено на фиг.7 и 9. В головке 2 выполнено (например, отфрезеровано) углубление 13, которое представлено на фиг.6 и 7. Углубление 13 примыкает к отверстию 6 и своими краевыми областями образует упоры 14 и 15, которые задают для блокирующего элемента 8 его открытое положение и его положение блокирования. При введении блокирующего элемента 8 в отверстие 6 выступ 12 входит в углубление 13. Как показано на Фиг.7, при повороте блокирующего элемента 8 выступ 12 упирается в один из упоров 14 или 15, вследствие чего блокирующий элемент 8 позиционируется в положении блокирования или открытом положении. При упирании выступа 12 в упор 14 или 15 на валу электродвигателя возрастает усилие, которое регистрируется по возрастанию силы тока и преобразуется электронной платой 10 в сигнал отключения электродвигателя. Таким образом, блокирующий элемент 8 остается в своем соответствующем упору 14 или 15 положении.
Альтернативно, ограничивающее поворот средство может быть образовано запираемым элементом 1, при упирании в который возникает описанное выше возрастание усилия и отключение электродвигателя. Это позволяет еще больше упростить выполнение замка и сделать его более простым в эксплуатации. Также специалист сможет назвать другие многочисленные модификации указанного средства, в частности, с применением датчиков угла поворота (датчиков крайних положений и тому подобных датчиков, выполненных в виде индуктивных, оптических, емкостных, электромеханических датчиков или датчиков Холла). Подробное описание подобных модификаций является излишним, поскольку они - как указано выше - являются очевидными для специалиста.
На фиг.8 представлен усовершенствованный вариант осуществления соответствующего изобретения электромеханического замка. В соответствии с этим усовершенствованием предусмотрено, что электродвигатель 7 установлен в приемной части 3 с возможностью линейного перемещения между двумя крайними положениями, а именно исходным положением и отведенным положением. Для обеспечения перемещения электродвигателя 7 в приемной части 3 предусмотрены направляющие, из которых на фиг.8 представлена только одна направляющая 16. Однако функции по меньшей мере одной направляющей может взять на себя и одна из стенок приемной части. Также возможен вариант, когда направляющие функции выполняют только стенки приемной части 3.
Блокирующий элемент 8 имеет на своем свободном конце скошенную поверхность 17, пересекающуюся с выемкой 9, как это, например, показано на фиг.9. В случае выполнения блокирующего элемента с эксцентриковым элементом указанная скошенная поверхность предусматривается на самом эксцентриковом элементе. Указанная скошенная поверхность 17 может представлять собой прямую или изогнутую поверхность и выполнена таким образом, что в положении блокирования обращена к входу приемного отверстия 5. Таким образом, если по каким-либо причинам блокирующий элемент 8 находится в своем положении блокирования при закрывании капота, то запираемый элемент 1 оказывает на скошенную поверхность 17 блокирующего элемента 8 силовое воздействие. Это силовое воздействие обуславливает возникновение усилия, часть которого направлена вдоль оси блокирующего элемента 8 и которое смещает весь блокирующий элемент 8 в отверстии 6 в направлении приемной части 3 корпуса, вследствие чего запираемый элемент 1 пропускается в приемное отверстие 5. Смещение блокирующего элемента 8 вызывает смещение электродвигателя 7, который линейно перемещается в приемной части 3 по упомянутым выше направляющим.
Для того чтобы после прохождения запираемого элемента 1 в приемное отверстие 5 блокирующий элемент 8 вновь занял свое положение блокирования и заблокировал запираемый элемент 1, в приемной части 3 корпуса предусмотрена возвратная пружина 18, которая воздействует на электродвигатель 7.
Предпочтительно возвратная пружина 18 представляет собой пружину сжатия и расположена между электродвигателем 7 и торцевой крышкой 4, хотя вместо торцевой крышки 4 можно предусмотреть внутри корпуса специальные упоры для опирания пружины 18. Альтернативно, возвратная пружина 18 может быть выполнена в виде пружины растяжения, которая располагается между электродвигателем 7 и, например, головкой 2. Также возможны и другие варианты выполнения и расположения пружины, которые будут очевидны для специалиста.
В процессе смещения блокирующего элемента 8 посредством вдвигаемого в приемное отверстие 5 запираемого элемента 1 возвратная пружина 18 нагружается, а после прохождения запираемого элемент 1 в приемное отверстие и, соответственно, после устранения силового воздействия на блокирующий элемент 8 возвратная пружина 18 разгружается и перемещает блокирующий элемент 8 обратно в его положение блокирования.
В соответствии с дальнейшим усовершенствованием изобретения, представленным на фиг.10, на обращенном от головки 2 конце электродвигатель 7 связан с тяговым средством в виде аварийного троса 19. Аварийный трос 19 проходит через закрывающую приемную часть 3 торцевую крышку 4. Аварийный трос 19 используется для ручного отпирания замка в случае, например, если источник питания электродвигателя (аккумулятор автомобиля, батареи или т.п.) разрядился, повреждено управление электродвигателя (управляющие провода, электронная плата и т.п.) или вышел из строя сам электродвигатель.
Поскольку аварийный трос 19 используется лишь в редких случаях и подвергается только растягивающим нагрузкам, то он может быть выполнен достаточно тонким и гибким, вследствие чего его прокладка не является проблематичной и не требует особой квалификации установщика. Тем не менее, по желанию трос может быть снабжен защитной оплеткой, наличие которой не сказывается на монтаже.
Аварийный трос 19 может проходить в подкапотном пространстве и оканчиваться в салоне автомобиля. Однако, по желанию аварийный трос может быть выведен в другие известные владельцу транспортного средства места, например под крыло, под бампер и т.п.
Для ручного отпирания замка аварийный трос 19 тянется, например, из салона и линейно перемещает электродвигатель 7 и жестко связанный с ним блокирующий элемент 8 в направлении от головки 2. Вследствие этого запирающий элемент 8 освобождает приемное отверстие 5 и позволяет свободное прохождение закрепленного на капоте запираемого элемента 1 из приемного отверстия 5.
После выхода запираемого элемента 1 из приемного отверстия 5 аварийный трос 19 отпускается и электродвигатель 7 и жестко связанный с ним блокирующий элемент 8 посредством возвратной пружины 18 перемещаются в свое первое крайнее или, соответственно, исходное положение. Если возвратная пружина выполнена в виде пружины растяжения и установлена между электродвигателем 7 и головкой 2 корпуса, то она служит амортизирующим средством для смягчения или предотвращения жестких ударов электродвигателя о головку при отпускании аварийного троса.
В варианте осуществления изобретения согласно фиг.11, для удержания блокирующего элемента 8 на выходном валу электродвигателя 7, с одной стороны, и связи электродвигателя 7 с аварийным тросом 19, с другой стороны, предусмотрена скоба 20. Скоба 20 своими боковыми плечами 21, 22 охватывает электродвигатель 7 с его торцевых сторон. При этом первое боковое плечо 21 скобы 20 входит в канавку 23, выполненную в блокирующему элементе 8, как показано на фиг.5, а второе боковое плечо 22 скобы 20 через пластиковый вкладыш опирается на торцевую сторону электродвигателя 7. Вкладыш предотвращает электрическое замыкание скобы 20 и питающих линий 11. Скоба 20 своим плечом 22 удерживает шарик 24, закрепленный на конце аварийного троса 19. Для этого плечо 22 скобы 20 выполнено в виде вилки, а во вкладыше может выполняться углубление. Таким образом, скоба 20 объединяет в единый блок или, соответственно, соединяет за одно целое блокирующий элемент 8, электродвигатель 7 и аварийный трос 19. При этом скоба 20 вместе с закрепленным на конце аварийного троса 19 шариком 24 образует средство крепления аварийного троса 19 к электродвигателю 7.
Места выхода из корпуса питающих и управляющих линий, аварийного троса и блокирующего элемента могут быть снабжены уплотнениями.
Очевидно, что описанные выше варианты осуществления не должны рассматриваться в качестве ограничения объема патентных притязаний изобретения. Для любого специалиста в данной области техники понятно, что есть возможность внести множество изменений в описанную выше систему без отхода от принципов изобретения, заявленного в формуле изобретения.