МАГНИТНЫЙ ЗАМКОВЫЙ МЕХАНИЗМ
MAGNETIC LOCK MECHANISM

Настоящее изобретение в целом относится к замковым устройствам и более конкретно к магнитному замковому механизму, в котором множество магнитных элементов функционально связаны друг с другом с тем, чтобы с помощью магнита переводить запирающий механизм из незапертого в запертое положение.
Широкое разнообразие замковых устройств используется в игрушке, в шкафу, в сумке или портфеле, украшении, ремне безопасности и т.д. В одном примере такого известного замкового устройства для перевода запирающего элемента из его незапертого положения в запертое применена пружина. Другое замковое устройство включает в себя механизм с задвижкой. Как правило, эти известные запирающие устройства сложны по своей конструкции и трудны в эксплуатации.
Следовательно, целью настоящего изобретения является создание магнитного замкового механизма, который имеет простую конструкцию и легок в эксплуатации.
Согласно настоящему изобретению создан магнитный замковый механизм, включающий в себя охватываемую часть и охватывающую часть, разъемно соединяемую с охватываемой частью. Охватываемая часть включает в себя охватываемый корпус, выступ, проходящий из охватываемого корпуса и включающий в себя канал, проходящий в направлении, поперечном направлению, в котором проходит выступ, и запирающий элемент, перемещаемый между незапертым положением, в котором запирающий элемент размещен внутри канала, и запертым положением, в котором запирающий элемент частично извлечен из канала, и, по меньшей мере, один первый магнитный элемент, заключенный в запирающий элемент. Охватывающая часть включает в себя охватывающий корпус, имеющий направляющую полость, проходящую в первом направлении и имеющую такие размеры, чтобы вместить выступ, запирающее углубление, проходящее во втором направлении, поперечном первому направлению, и имеющее размеры, позволяющие разместить для запирания выступающую часть запирающего элемента, и, по меньшей мере, один второй магнитный элемент, расположенный вблизи запирающего углубления. Первый и второй магнитные элементы функционально связаны друг с другом, чтобы магнитным образом переводить запирающий элемент из его незапертого положения в запертое, когда запирающий элемент, по существу, выравнен с запирающим углублением, после введения выступа в направляющую полость.
В одном из вариантов осуществления первый магнитный элемент и второй магнитный элемент являются постоянными магнитами противоположных полярностей. Как вариант один элемент из первого и второго магнитных элементов является постоянным магнитом, а другой магнитный элемент изготовлен из ферромагнитного материала.
В другом варианте осуществления выступ включает в себя, по меньшей мере, один третий магнитный элемент. Третий магнитный элемент притягивается к первому магнитному элементу с тем, чтобы удерживать запирающий элемент в его незапертом положении. Третий магнитный элемент может быть изготовлен из ферромагнитного материала, а первый и второй магнитные элементы могут быть в виде постоянных магнитов противоположных полярностей. Как вариант первый магнитный элемент может быть изготовлен из ферромагнитного материала, а второй и третий магнитные элементы могут быть постоянными магнитами, причем второй магнитный элемент обладает большей магнитной силой, чем третий магнитный элемент. В качестве дополнительного варианта первый магнитный элемент может быть представлен в виде постоянного магнита, а второй и третий магнитные элементы могут быть постоянными магнитами, имеющими полярность, противоположную полярности первого магнитного элемента, причем второй магнитный элемент обладает большей магнитной силой, чем третий магнитный элемент.
В дополнительном варианте осуществления охватывающий корпус включает в себя сквозное отверстие для доступа, сквозь которое запирающий элемент, удерживаемый в его замкнутом положении, доступен снаружи охватывающего корпуса. Сквозное отверстие для доступа меньше в диаметре, чем запирающее углубление. Размыкающий стержень или подобный элемент может быть использован для смещения запирающего элемента из его запертого положения в незапертое.
В одном из вариантов осуществления первый магнитный элемент проходит в направлении, поперечном направлению, в котором проходит выступ, когда запирающий элемент удерживают в его незапертом положении. Первый и второй магнитные элементы лежат на общей прямой лини, когда запирающий элемент удерживают в его запертом положении.
В одном из вариантов осуществления два первых магнитных элемента встроены в противоположные стороны запирающего элемента и проходят в направлении, по существу, идентичном направлению, в котором проходит выступ. Также два магнитных элемента встроены в охватывающий корпус и расположены с противоположных сторон запирающего углубления. Два первых магнитных элемента выравнены с соответствующими двумя вторыми магнитными элементами с тем, чтобы удерживать запирающий элемент в его запертом положении.
В еще одном варианте осуществления охватываемый корпус имеет плоский конец и противоположный конец. Охватываемый корпус включает в себя сквозное отверстие в противоположном конце. Охватывающий корпус имеет плоский конец, присоединенный с возможностью отсоединения к плоскому концу охватываемого корпуса, и противоположный конец. Веревка или другой удлиненный элемент может быть использован с замковым механизмом. С этой целью противоположные концы веревки могут быть присоединены к охватываемому и охватывающему корпусам через соответствующие сквозные отверстия.
Настоящее изобретение можно лучше всего понять со ссылкой на последующее описание при рассмотрении его совместно с приложенными чертежами, на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе с пространственным разделением деталей магнитного замкового механизма согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, с запирающим элементом, убранным для ясности;
Фиг.2 - вид в разрезе замкового механизма, с охватываемой частью, частично вставленной в охватывающую часть;
Фиг.3 - вид, подобный Фиг.2, но показывающий, что охватываемая часть полностью вставлена в охватывающую часть и надежно соединена с ней;
Фиг.4 - вид в перспективе деревянного шкафа, в котором замковый механизм, показанный на Фиг.1-3, использован для запирания передних дверей шкафа;
Фиг.5 - вид в разрезе модифицированной формы замкового механизма, показанного на Фиг.1-3;
Фиг.6 - вид, подобный виду на Фиг.5, но показывающий, что замковый механизм удерживается в его запертом положении;
Фиг.7 - вид в разрезе замкового механизма с магнитным приведением в действие согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8 - вид, подобный виду на Фиг.7, но показывающий, что замковый механизм удерживается в его запертом положении; и
Фиг.9 - иллюстрация способа, которым замковый механизм, показанный на Фиг.7 и 8, используют для присоединения на замке персонального компьютера к демонстрационному столу в компьютерном магазине.
Изобретение будет пояснено на его предпочтительных вариантах осуществления.
На Фиг.1-3 показан магнитный замковый механизм, в целом обозначенный позицией 10, согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Замковый механизм 10, в общем, включает в себя охватываемую часть 12 и охватывающую часть 14, соединенную с возможностью отсоединения с охватываемой частью 12.
Охватываемая часть 12 включает в себя, в общем, четырехугольный охватываемый корпус 16 с плоским концом 18 и противоположным скругленным концом 20. Прямоугольный выступ 22 выступает из плоского конца 18 охватываемого корпуса 16 и выполнен меньшим по ширине и толщине (или высоте), чем охватываемый корпус 16. Выступ 22 имеет свободный конец 24. Выступ 22 имеет противоположные боковые стороны 26, 28, проходящие между плоским концом 18 охватываемого корпуса 16 и свободным концом 24 выступа 22. В боковой стороне 26 выступа 22 выполнен прямоугольный канал 30. Прямоугольный канал 30 проходит в направлении, по существу, перпендикулярном направлению, в котором проходит выступ 22. Прямоугольный запирающий элемент 32 (на Фиг.1 не показан, чтобы показать внутреннюю часть канала 30) с возможностью скольжения расположен в канале 30 и перемещается между незапертым положением, в котором запирающий элемент 32 полностью входит внутрь канала 30, как показано на Фиг.2, и запертым положением, в котором запирающий элемент 32 частично выступает из канала 30, как показано на Фиг.3. Тонкий прямоугольный магнитный элемент или постоянный магнит 34 встроен в запирающий элемент 32 и выступает в направлении, в котором проходит выступ 22, когда запирающий элемент 32 находится внутри канала 30. Выступающий наружу наружный конец магнита 32, по существу, расположен на одном уровне с примыкающей поверхностью боковой стороны запирающего элемента 32. Чтобы удерживать запирающий элемент 32 внутри канала 30, магнитный элемент или постоянный магнит 36 встроен в свободный конец 24 выступа 22. Выступающий наружу наружный конец постоянного магнита 36, по существу, находится на одном уровне с примыкающей внутренней стенкой канала 30. Постоянный магнит 36 имеет полярность, противоположную полярности постоянного магнита 34. Когда запирающий элемент 32 помещен в его незапертое положение, как показано на Фиг. 2, постоянный магнит 36 выравнен с постоянным магнитом 34 и обращен против него с тем, чтобы удерживать запирающий элемент на месте внутри канала 30.
Охватывающая часть 14 включает в себя, в общем, прямоугольный охватывающий корпус 38 с плоским концом 40 и противоположным скругленным концом 42. Прямоугольная направляющая полость 44 выполнена в охватывающем корпусе 38 и проходит от плоского конца 40 к скругленному концу 42 охватывающего корпуса 38. Направляющая полость 44 имеет такие размеры, чтобы разместить весь выступ 22, когда плоский конец 18 охватываемого корпуса 16 приведен в контакт с плоским концом 40 охватывающего корпуса 38. Открытый наружный конец направляющей полости 44 скошен, чтобы облегчить введение свободного конца 24 выступа 22. Прямоугольное запирающее углубление 46 образовано в одной стороне направляющей полости 44 и сообщается с направляющей полостью 44. Глубина запирающего углубления 46 меньше, чем длина запирающего элемента 32, так что когда запирающий элемент 32 помещен в запертое положение, как показано на Фиг.3, внутренняя половина запирающего элемента 32 остается в канале 30, в то время как наружная половина запирающего элемента 32 заполняет запирающее углубление 46.
Магнитный элемент или постоянный магнит 48 встроен в охватывающий корпус 38 вблизи запирающего углубления 46. Выступающий наружу наружный конец постоянного магнита 48, по существу, находится на одном уровне с примыкающей внутренней стенкой запирающего углубления 46. Магнит 48 имеет полярность, противоположную полярности магнита 34. Магнит 48 имеет ту же полярность, что и магнит 36, но обладает большей магнитной силой, или силой притяжения, чем магнит 36. При такой конструкции, когда свободный конец 24 выступа 22 достигает дна направляющей полости 44, запирающий элемент 32 выравнивается с запирающим углублением 46 по направлению, перпендикулярному направлению, в котором выступ 22 перемещается в направляющую полость 44. Затем магнит 34 притягивается к магниту 48, так как магнит 48 обладает большей силой притяжения, чем магнит 36. Это вызывает частичный выход запирающего элемента 32 из канала 30 и размещение его внутри запирающего углубления 46. Другими словами, запирающий элемент 32 автоматически переводится из его незапертого положения в запертое сразу после того, как выступ 22 полностью введен в направляющую полость 44.
Как только запирающий элемент 32 частично введен в запирающее углубление 46 и сцеплен с ним, охватываемая часть 12 не может быть отсоединена от охватывающей части 14. Сквозное отверстие 50 для доступа образовано в охватывающем корпусе 38 и проходит между запирающим углублением 46 и примыкающей наружной поверхностью охватывающего корпуса 38. Для отсоединения охватываемой части 12 от охватывающей части 14 используют размыкающий стержень 52 или аналогичный элемент, чтобы толкать запирающий элемент 32 в направлении, показанном стрелкой на Фиг.3, до тех пор, пока запирающий элемент 32 не будет выдвинут из запирающего углубления 46 и полностью размещен внутри канала 30. Это позволяет отсоединить охватываемую часть 12 от охватывающей части 14.
В проиллюстрированном варианте осуществления, показанном на Фиг.1-3, все магнитные элементы 34, 36, 48 представлены в виде постоянных магнитов. Изобретение не ограничено этим вариантом осуществления. Например, один из магнитных элементов 34, 36 может быть изготовлен из ферромагнитного материала. Как вариант магнитного элемента 36 может не быть. В таком случае один из магнитных элементов 34, 48 может быть изготовлен из ферромагнитного материала. Также следует понимать, что в противоположных боковых сторонах выступа 22 могут быть образованы два канала 30 и в двух каналах 30 могут быть подвижно расположены два соответствующих запирающих элемента 32. В таком случае в противоположных сторонах направляющей полости 44 должны быть образованы два запирающих углубления 46.
На Фиг.4 показано, каким образом используется замковый механизм 10, показанный на Фиг.1-3, для запирания передних дверей шкафа с тем, чтобы предотвратить случайное открывание передних дверей, которое может произойти, например, во время землетрясений. Как видно на Фиг.1-3, охватываемый корпус 16 имеет сквозное отверстие 54 в его скругленном конце 20. Подобно этому охватывающий корпус 38 имеет сквозное отверстие 56 в его скругленном конце 42. Как показано на Фиг.4, один конец удлиненного элемента или веревки 58 присоединен к округлому концу 20 охватываемого корпуса 16 через отверстие 54, а другой конец присоединен к округлому концу 42 охватывающего корпуса 38 через отверстие 56. Деревянный шкаф 60 имеет пару прямоугольных передних дверей 62, 62. Каждая из дверей 62, 62 включает в себя прямоугольную деревянную раму 64 и стеклянную пластину 66, установленную внутри деревянной рамы 64. Противоположные концы изогнутой ручки 68 жестко прикреплены к каждой из рам 64, 64. Чтобы сцепить передние двери 62, 62 вместе, выбранную одну из охватываемой и охватывающей частей 12, 14 пропускают через две изогнутые ручки 68, 68. Выбранную часть затем сцепляют с другой частью, как показано на Фиг.4.
На Фиг.5 и 6 показана модифицированная форма замкнутого механизма 10 с Фиг.1-3. Аналогичные элементы имеют одни и те же ссылочные позиции, используемые на Фиг.1-3, и они не будут описаны здесь.
В этом варианте осуществления запирающий элемент 70 имеет сквозное отверстие 72. Магнитный элемент или постоянный магнит 74 встроен внутрь сквозного отверстия 72 и проходит сквозь запирающий элемент 70. Магнит 74 выполнен в виде прямоугольного стержня. Выступающие наружу противоположные концы магнита 74, по существу, находятся на одном уровне с соответствующими противоположными концами запирающего элемента 70. Магнитный элемент или постоянный магнит 76 также встроен в выступ 22 вблизи дна канала 30. Как в предыдущем варианте осуществления, постоянный магнит 76 имеет полярность, противоположную полярности постоянного магнита 74. Постоянные магниты 74, 76 функционально связаны друг с другом с тем, чтобы удерживать запирающий элемент 70 на месте внутри канала 30.
Магнитный элемент или постоянный магнит 78 встроен в охватывающий корпус 38 вблизи дна запирающего углубления 46 и проходит между запирающим углублением 46 и примыкающей наружной поверхностью охватывающего корпуса 38. Магнит 78 имеет полярность, противоположную магниту 74. Магнит 78 имеет ту же полярность, что и магнит 76, но обладает большей магнитной силой, чем магнит 76. Сквозное отверстие 80 для доступа образовано в охватывающем корпусе 38 и сообщается с запирающим углублением 46. Отверстие 80 для доступа проходит параллельно постоянному магниту 78. Отверстие 80 для доступа имеет диаметр меньший, чем диаметр или ширина запирающего углубления 46. Как лучше показано на Фиг.6, все три магнита 74, 76, 78 лежат на общей прямой линии, когда запирающий элемент 32 помещен в свое запертое положение. Все три магнитных элемента 74, 76, 78 являются постоянными магнитами, как и в предыдущем варианте осуществления. Следует понимать, что любой один из магнитных элементов 74, 76 может быть изготовлен из ферромагнитного материала. Как вариант магнитного элемента 76 может не быть. В таком случае магнитные элементы 74, 78 могут быть изготовлены из ферромагнитного материала. Работа этого варианта осуществления, по существу, идентична работе предыдущего варианта осуществления и не будет описана здесь.
На Фиг.7 и 8 показан замковый механизм, в общем, обозначенный позицией 100, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Замковый механизм 100, в общем, включает в себя охватываемую часть 102 и охватывающую часть 104, разъемным образом соединенную с охватываемой частью 102.
Охватываемая часть 102 включает в себя охватываемый корпус 106 и выступ 108. Охватываемый корпус 106, в общем, имеет круглую форму, но имеет плоский конец 110. Причем выступ 108 проходит из плоского конца 110 охватываемого корпуса 106. Прямоугольный канал 112 образован в одной боковой стороне выступа 108. Канал 112 проходит в направлении, по существу, перпендикулярном направлению, в котором проходит выступ 108. Прямоугольный элемент 114 перемещается между незапертым положением, в котором запирающий элемент 114 полностью размещается внутри канала 112, как показано на Фиг.7, и запертым положением, в котором запирающий элемент частично выходит из канала 112, как показано на Фиг.8. Пара магнитных элементов или постоянных магнитов 116, 116 встроена в противоположные боковые стороны запирающего элемента 114. Выставленный наружу наружный конец каждого из постоянных магнитов 116, 116, по существу, находится на одном уровне с примыкающей поверхностью боковой стороны запирающего элемента 114. Чтобы удерживать запирающий элемент 114 внутри канала 112, магнитный элемент или постоянный магнит 118 встроен в свободный конец выступа 108 вблизи 112, как в варианте канала осуществления, показанном на Фиг.1-3. Постоянный магнит 118 имеет полярность, противоположную полярности постоянных магнитов 116, 116. Когда запирающий элемент 114 помещен в его незапертое положение, как показано на Фиг.7, постоянный магнит 118 выравнен с одним из постоянных магнитов 116, 116 и обращен против него с тем, чтобы удерживать запирающий элемент 114 на месте внутри канала 112. Следует понимать, что два магнита 118 могут быть встроены в выступ 108 так, что два магнита функционально связаны с соответствующими двумя магнитами 116, 116, чтобы удерживать запирающий элемент 114 на месте.
Охватывающая часть 104 включает в себя, в общем, прямоугольный охватывающий корпус 120 с плоским концом 122 и противоположным скругленным концом 124. Прямоугольная направляющая полость 126 выполнена в охватывающем корпусе 120 и проходит от плоского конца 122 к скругленному концу 124 охватывающего корпуса 120. Направляющая полость 126 имеет такие размеры, чтобы разместить весь выступ 108, когда плоский конец 110 охватываемого корпуса 106 приведен в контакт с плоским концом 122 охватывающего корпуса 120. Прямоугольное запирающее углубление 128 образовано в одной стороне направляющего углубления 126 и сообщается с направляющей полостью 126. Глубина запирающего углубления 128 меньше, чем длина запирающего элемента 114, так что когда запирающий элемент 114 помещен в замкнутое положение, как показано на Фиг.8, внутренняя половина запирающего элемента 114 остается в канале 112, в то время как наружная половина запирающего элемента 114 заполняет запирающее углубление 128.
Пара магнитных элементов или постоянных магнитов 130, 130 встроена в охватывающий корпус 120 и расположена с противоположных сторон запирающего углубления 128. Магниты 130, 130 имеют полярность, идентичную полярности магнита 118, но обладают большей магнитной силой, чем магнит 118. Магниты 130, 130 имеют полярность, противоположную полярности магнитов 116, 116. При такой конструкции запирающий элемент 114 выравнивается с запирающим углублением 128, когда выступ 108 достигает дна направляющей полости 126. Магниты 116, 116 затем притягиваются к соответствующим магнитам 130, 130. Это вызывает частичный выход запирающего элемента 114 из канала 112 и зацепление его для запирания внутри запирающего углубления 128. С запирающим элементом 128 в его запертом положении магниты 116, 116 выравнены с магнитами 130, 130 и притянуты к ним, чтобы удерживать запирающий элемент 114 на месте внутри запирающего углубления 128.
В данном конкретном варианте осуществления ключевое устройство может быть использовано для замыкания запирающего элемента 114 с охватывающим корпусом 120 обычным способом. Как показано на Фиг.7 и 8, сквозное отверстие 132 для ключа образовано в охватывающем корпусе 120 вблизи запирающего углубления 128 и проходит между запирающим углублением 128 и наружной поверхностью охватывающего корпуса 120. Запирающий элемент 114 имеет паз 134 для ключа, чтобы принимать ключ 136 через отверстие 132 для ключа. Ключ 136 вращают в направлении по часовой стрелке, с тем, чтобы запереть запирающий элемент 114 с охватывающим корпусом 120. Чтобы освободить запирающий элемент 114 из охватывающего корпуса 120, ключ 136 поворачивают в направлении против часовой стрелки. Затем ключ 136 толкают к запирающему элементу 114, чтобы переместить запирающий элемент 114 из запертого положения в незапертое.
В проиллюстрированных вариантах осуществления, показанных на Фиг.7-8, все магнитные элементы 116, 116, 118, 130, 130 представлены в виде постоянных магнитов. Изобретение не ограничено этим вариантом осуществления. Например, один из магнитных элементов 116, 118 может быть изготовлен из ферромагнитного материала. Как вариант магнитного элемента 118 может не быть. В таком случае выбранная пара из магнитов 116, 116 и магнитов 130, 130 может быть изготовлена из ферромагнитного материала.
На Фиг.9 показано, каким образом использован замковый механизм 100, показанный на Фиг.7 и 8, для прикрепления, например, персонального компьютера к демонстрационному столу в компьютерном магазине. Так, персональный компьютер 140 помещен на демонстрационный стол 142 и имеет корпус 144 и крышку 146, шарнирно присоединенную к корпусу 144. Когда крышку 146 открывают, как показано на Фиг.9, между нижним краем крышки 146 и задней стороной корпуса 144 образуется промежуток 148. Сквозное отверстие 150 образовано в демонстрационном столе 142 вблизи одного угла верхней части. Как показано на Фиг.7 и 8, охватываемый корпус 106 имеет сквозное отверстие 152 в его скругленном конце. Подобно этому охватывающий корпус 120 имеет сквозное отверстие 154 в его скругленном конце. Удлиненный элемент или веревка 156 имеет пару концов 158 с петлями, зацепляемыми с соответствующими отверстиями 152, 154. Чтобы прикрепить компьютер 140 к демонстрационному столу 142, выбранную одну из охватываемой и охватывающей частей 102, 104 пропускают через сквозное отверстие 150. Другую часть затем пропускают через промежуток 148 между корпусом 144 и крышкой 146 компьютера 140. После этого обе части 102, 104 сцепляют вместе. Это сцепление можно с легкостью выполнить введением выступа 108 охватываемого корпуса 106 в направляющую полость 126 охватывающего корпуса 120. Затем запирающий элемент 114 автоматически переводится в его запертое положение. Ключ 136 вставляют в паз 134 для ключа сквозь отверстие 132 для ключа. Ключ 136 поворачивают в направлении по часовой стрелке, чтобы запереть охватываемую часть 102 с охватывающей частью 104. Ключ 136 затем вытаскивают из паза 134 для ключа.
Хотя настоящее изобретение было описано на его предпочтительных вариантах осуществления, следует понимать, что различные модификации и изменения могут быть выполнены без отступления от заявленного объема изобретения. Например, охватываемый и охватывающий корпуса показаны имеющими прямоугольную форму. В качестве альтернативы охватываемый и охватывающий корпуса могут принимать любые другие формы. Например, охватываемый и охватывающий корпуса могут иметь цилиндрическую форму. Подобно этому выступ может быть представлен в виде круглого или полукруглого цилиндра. В показанном варианте осуществления на Фиг.1-3 прямоугольный магнит встроен в запирающий элемент. Как вариант магнит может проходить вокруг запирающих элементов. В таком случае соответствующий магнит в охватывающей части может проходить вокруг запирающего углубления.