ЗАМОК ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ

Заявляемая полезная модель относится к электромеханическому устройству, в частности к электромеханическому замку, предназначенному для предотвращения доступа или несанкционированного использования объекта защиты.
Электромеханические замки для предотвращения доступа или несанкционированного использования применяются в различных устройствах, таких как сейфовые ячейки, дверные замки, автомобильные блокираторы (устройства для предотвращения несанкционированного использования транспортного средства) и др.
Например, из патента РФ на полезную модель №97310 (опубликован 10.09.2010; МПК B60R 25/06) известно устройство для предотвращения несанкционированного использования транспортного средства, размещаемое за декоративными накладками внутри кузова транспортного средства и установленное на штатных крепежных элементах кулисы механизма переключения передач или на кузове транспортного средства в непосредственной близости от кулисы механизма переключения передач. Устройство содержит замок с механизмом секретности, связанный с запирающим ригелем посредством механизма, размещенного в защитном кожухе. Запирающий ригель установлен с возможностью взаимодействия с петлевой проушиной, закрепленной при помощи зажимного механизма на тяге, связывающей рычаг переключения передач с коробкой передач.
Недостатком данного устройства и аналогичных ему устройств является то, что, будучи полностью механическими, они не могут управляться дистанционно и, как в данном случае, не могут интегрироваться в бортовую систему защиты транспортного средства.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является электромеханическое устройство блокировки рычага коробки передач согласно заявке на патент США №2009/0007611 (опубликована 08.01.2009; МПК B60R 25/06, E05B 65/12), включающее запирающий ригель, который через гибкую тягу соединен с электродвигателем постоянного тока. Устройство блокировки размещается в защитном кожухе поблизости с рычагом коробки передач. Выдвигаясь из устройства, ригель входит в отверстие петлевой проушины на тяге рычага коробки передач, тем самым блокируя возможность переключения передачи. Активация устройства происходит автоматически при выключении двигателя и установке рычага коробки передач в положение «паркинг» или «задний ход». Деактивация также может осуществляться автоматически, например, в ответ на сигнал устройства дистанционного запирания/отпирания автомобиля.
Недостатки ближайшего аналога вытекают из его конструкции. Во-первых, использование обычного электродвигателя постоянного тока для управления перемещением ригеля требует наличия редуктора, что усложняет конструкцию устройства и увеличивает его массу. Во-вторых, при неточном совмещении ригеля с отверстием петлевой проушины, например при не полностью переведенном в положение «паркинг» или «задний ход» рычаге коробки передач, ригель упрется в проушину, на вале электродвигателя возникает большой момент, а в его обмотке -большой ток, что может привести к выходу из строя электродвигателя. Учитывая скрытую установку устройства, его ремонт может вылиться для пользователя в большие временные и денежные затраты.
Технической задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является устранение недостатков известных устройств, предназначенных для предотвращения несанкционированного доступа и использования, а именно обеспечение надежной и безотказной работы устройства без ухудшения массогабаритных показателей и усложнения его конструкции.
Поставленная задача решается тем, что электромеханический замок содержит корпус с размещенными в нем ригелем и электродвигателем для перемещения ригеля посредством соединяющей их тяги, а также схему управления электродвигателем, причем в качестве электродвигателя используется шаговый линейный электродвигатель.
Использование шагового линейного электродвигателя вместо обычного электродвигателя постоянного тока дает возможность более точного регулирования положения ригеля и быстрого реагирования на нештатные ситуации, например когда ригель при запирании устройства не попадает в отверстие проушины. Кроме того, шаговый электродвигатель позволяет отказаться от редуктора, необходимого для обычных электродвигателей. А поскольку шаговый электродвигатель требует для своей работы определенной системы электропитания, для обеспечения компактности схема управления электродвигателем размещается непосредственно в корпусе устройства. Таким образом, использование шагового линейного электродвигателя в целом обеспечивает повышение надежности работы устройства.
Электромеханический замок может дополнительно содержать средство контроля положения ригеля. При этом появляется дополнительная возможность контроля положения ригеля и, следовательно, обеспечения надежности работы устройства даже в тех случаях, когда ригель либо вообще не дошел до проушины, либо только частично вошел в отверстие проушины.
Указанное средство контроля положения ригеля может размещаться как снаружи корпуса, так и внутри него, причем последний вариант является наиболее предпочтительным, т.к. при этом замок более компактен.
В предпочтительном варианте размещенного внутри корпуса средства контроля положения ригеля последнее включает по меньшей мере один датчик Холла, расположенный, например, на схеме управления, и ползун с магнитом, расположенный на тяге с возможностью продольного перемещения относительно датчика Холла.
Другим предпочтительным вариантом исполнения средства контроля положения ригеля, размещенного внутри корпуса, является средство, включающее по меньшей мере один датчик Холла, расположенный в радиальном направлении от продольной оси тяги, и ползун с магнитом, расположенный на тяге с возможностью вращения вокруг продольной оси тяги и перемещения относительно датчика Холла.
Далее работа заявляемого электромеханического замка более подробно поясняется со ссылкой на прилагаемые фигуры.
На фиг. 1 представлен вариант исполнения заявляемого устройства.
На фиг. 2 представлен вариант использования заявляемого устройства в частном случае, а именно в качестве электромеханического замка для блокировки транспортного средства.
Электромеханический замок содержит корпус, состоящий из основной части 1 корпуса и профилированной части 2 корпуса, в первой из которой размещен электродвигатель 3, а во второй - ригель 4. Основная часть 1 и профилированная часть 2 корпуса могут быть выполнены единой деталью или являться отдельными деталями, соединенными вместе посредством резьбового соединения, сварки или другого подходящего способа, обеспечивающего надежность и прочность соединения.
Основная часть 1 корпуса обычно имеет цилиндрическую форму, хотя при необходимости может быть выполнена любой другой формы, например, в виде параллелепипеда. Профилированная часть 2 корпуса может иметь прямую цилиндрическую форму (как показано на фиг. 1), Г-образную форму (как показано на фиг. 2), U-образную форму и вообще любую другую форму, обеспечивающую свободное перемещение в ней ригеля 4.
Перемещение ригеля 4, являющегося запорным элементом электромеханического замка, осуществляется посредством тяги 5, которая одним своим концом связана с электродвигателем 3, а другим - с ригелем 4.
В электродвигателе 3 вращательное движение преобразуется в возвратно-поступательное любым известным в технике способом. Далее возвратно-поступательное движение передается тяге 5, а от нее - ригелю 4.
Тяга 5 может быть выполнена жесткой или гибкой. Вариант исполнения тяги 5 гибкой позволяет передавать возвратно-поступательное движение даже если профилированная часть корпуса 2 не является прямой, как было указано выше.
Альтернативно, если в электродвигателе 3 не происходит преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, тяга 5 осуществляет вращательные движения в соответствии с вращением вала шагового электродвигателя 3. При этом тяга 5 по крайней мере на участке, размещенном поблизости к ригелю 4, выполняется с винтовой поверхностью (как показано на фиг. 1), а сам ригель 4 выполняется с ответной внутренней винтовой поверхностью. Таким образом, вращательное движение тяги 5 преобразуется в возвратно-поступательное движение ригеля 4. Как и в предыдущем варианте, выполнение тяги 5 гибкой позволит передавать вращательное движение от электродвигателя 3 с преобразованием его в поступательное движение ригеля 4 даже если профилированная часть корпуса 2 не является прямой.
В качестве электродвигателя 3 согласно настоящей полезной модели предлагается использовать шаговый электродвигатель. Использование именно шагового электродвигателя вместо известного из уровня техники использования в подобных устройствах обычного электродвигателя постоянного тока дает определенные преимущества. Во-первых, шаговый электродвигатель 3 позволяет намного более точно регулировать перемещение тяги 5, а значит и ригеля 4, и при возникновении нештатной ситуации быстрее остановить перемещение ригеля 4, избежав его повреждения, повреждения самого электродвигателя или повреждения ответной части. Такой нештатной ситуацией может быть, например, непопадание ригеля 4 в отверстие ответной части.
Во-вторых, шаговый электродвигатель 3 позволяет отказаться от редуктора, необходимого при использовании обычного электродвигателя, что ведет к упрощению механической части конструкции, облегчению общей массы и размеров электромеханического замка.
Как известно, шаговый электродвигатель 3 требует для своей работы определенной системы электропитания, которая в заявляемом устройстве реализована в виде схемы 6 управления электродвигателем.
Схема 6 управления электродвигателем размещается в корпусе 1 для обеспечения компактности устройства, а ее питание осуществляется по проводам, выходящим из корпуса 1 (не показаны). Например, при использовании электромеханического замка в составе устройства для предотвращения несанкционированного использования транспортного средства, схема 6 управления может питаться от бортовой сети транспортного средства или от собственной аккумуляторной батареи. Управление самой схемой 6 может осуществляться как по проводам, так и беспроводным способом; в последнем случае для этого может быть предусмотрена как внутренняя по отношению к корпусу 1 антенна, так и внешняя антенна (не показаны).
Таким образом, исполнение электромеханического замка с шаговым двигателем 3 и схемой управления 6, размещенной в корпусе 1, обеспечивает надежную и безотказную работу устройства без ухудшения массогабаритных показателей и усложнения его конструкции в сравнении с известными аналогами.
Дальнейшее повышение надежности работы устройства может быть обеспечено применением средства контроля положения ригеля 4. Таким средством может являться кнопка и ответный ей рычажок, который при нахождении напротив кнопки нажимает ее и замыкает электрический контакт; оптический датчик с соответствующей ответной частью - источником света, например, светодиодом; магнитный датчик, работающий на основе эффекта Холла; геркон и магнит; любое другое средство аналогичного назначения.
Средство контроля положения ригеля 4 может размещаться в любой части устройства, т.е. как снаружи корпуса 1, так и, предпочтительно, внутри корпуса 1. Последнее обеспечивает компактность устройства и защиту средства контроля положения ригеля 4 от внешних воздействий.
Частным случаем исполнения средства контроля положения ригеля 4, размещенного внутри корпуса 1, приведенном на фиг. 1, является использование ползуна 7 с магнитом и по меньшей мере одного датчика Холла 8 (на фиг. 1 показаны два датчика 8 Холла). Датчики Холла 8 неподвижно закреплены, например, на схеме управления 6. Ползун 7 с магнитом установлен на тяге 5 таким образом, что при ее вращении или продольном перемещении ползун 7 с магнитом осуществляет продольные перемещения относительно датчиков Холла 8. Если конструкцией устройства предусмотрены вращательные движения тяги 5, на ее поверхности в нужном участке выполняется резьба (как показано на фиг. 1), а на внутреннем отверстии ползуна 7 выполняется ответная резьба. Если же конструкция устройства такова, что тяга 5 осуществляет возвратно-поступательные перемещения, ползун 7 с магнитом просто жестко крепится на тяге 5. Так обеспечивается продольное относительное перемещение магнита и датчиков Холла 8.
Другим частным случаем исполнения средства контроля положения ригеля 4, размещенного внутри корпуса 1, является использование ползуна 7 с магнитом и по меньшей мере одного датчика Холла 8, при котором датчики Холла 8 размещаются в радиальных от оси тяги 5 направлениях, а ползун 7 с магнитом жестко закреплен на тяге 5. В этом случае контролируется не продольное относительное перемещение ползуна 7 с магнитом, а его угловое перемещение, отвечающее углу поворота тяги 5, что позволяет контролировать положение ригеля 4 с высокой точностью.
Схема 6 управления электродвигателем, получая сигналы от датчиков Холла 8, реагирующих на перемещающийся магнит, позволяет определить положение ригеля 4, а значит, более точно распознает возникновение нештатной ситуации, например, неполное вхождение ригеля 4 в отверстие ответной части. Другой нештатной ситуацией является отсутствие вращательного или возвратно-поступательного движения тяги 5, при которой контроль по потребляемому току шагового электродвигателя 3 может не дать информации о неверном функционировании устройства, и появляется необходимость контроля именно вращения или перемещения тяги 5.
Вариант установки заявляемого электромеханического замка Г-образной формы для использования с целью блокировки транспортного средства, например в составе устройства для предотвращения несанкционированного использования транспортного средства, приведен на фиг. 2.
Поскольку форма профилированной части 2 корпуса не является прямой, следует использовать гибкую тягу 5.
Основная часть 1 и профилированная часть 2 корпуса содержат кронштейны 9 для крепления устройства к корпусу транспортного средства, например с помощью винтов 10 в антивандальном исполнении.
С рычагом 11 переключения передач связана тяга 12, на которой посредством, например, антивандальных винтов 13 неподвижно установлена проушина 14 с отверстием. При перемещении рычага 11 переключения передач в положение «задний ход» или «паркинг» отверстие проушины 14 располагается точно напротив ригеля 4, который при приведении устройства в действие выдвигается из профилированной части 2 корпуса, входит в отверстие проушины 14 (как показано на фиг. 2) и таким образом через тягу 12 фиксирует положение рычага 11 переключения передач.
Для затруднения доступа к электромеханическому замку в составе устройства для предотвращения несанкционированного использования транспортного средства может быть предусмотрен кожух 15, закрывающий доступ к электромеханическому замку.
Перемещение ригеля 4 в отверстие проушины 14 и обратно осуществляется при подаче соответствующего сигнала на устройство, при котором схема 6 управления электродвигателем вырабатывает соответствующее напряжение для шагового электродвигателя 3. При этом может контролироваться величина перемещения ригеля 4 в обоих направлениях посредством снятия сигнала от магнита датчиками Холла 8. В случае возникновения нештатной ситуации схема 6 управления электродвигателем обрабатывает эту ситуацию и, например, останавливает движение ригеля 4 и отводит его обратно.
Таким образом, конструкция заявляемого устройства позволяет обеспечить надежную защиту от несанкционированного доступа и использования с повышением надежности работы, но без увеличения массогабаритных показателей устройства.
Специалисту будет понятно, что описанные выше частные варианты исполнения устройства не ограничивают возможности его осуществления и использования только автомобильным блокиратором, а также только в составе устройства для предотвращения несанкционированного использования транспортного средства. Могут быть реализованы и другие варианты исполнения электромеханического замка в объеме представленной совокупности существенных признаков.