MX2015001847A - Actuador de cerradura motorizado en linea para reemplazo de solenoide. - Google Patents

Abstract

Un actuador de cerradura motorizado en línea es montable dentro de un alojamiento de cerradura para impulsar un elemento de bloqueo deslizable entre una posición bloqueada y una posición desbloqueada. El actuador de cerradura incluye un motor reversible que tiene una flecha con un gusano en la misma para accionar un resorte de cerradura, que acciona el elemento de bloqueo. El movimiento de deslizamiento del elemento de bloqueo está alineado axialmente con el eje del motor para reducir sustancialmente la fricción. El actuador de cerradura es preferiblemente modular y simula un actuador de cerradura de solenoide con un circuito de control. El circuito de control es conectado para accionar el motor que es conmutable para predeterminar a una posición bloqueada o una posición desbloqueada y simular un actuador de cerradura de solenoide de tipo "seguro al fallar" o "de seguridad al fallar".

Description

ACTUADOR DE CERRADURA MOTORIZADO EN LÍNEA PARA REEMPLAZO DE SOLENOIDE Campo téenico de la invención La presente invención se refiere a cerraduras electromecánicas que tienen un actuador de cerradura que cambia la cerradura entre un estado bloqueado y un estado no bloqueado que responde a una señal eléctrica. De manera más especifica, la invención se refiere a mejorar la eficiencia eléctrica y mecánica del actuador de cerradura. La invención además se refiere a mejorar la capacidad de fabricación de dichas cerraduras.

Antecedentes de la invención Existe una base instalada muy grande de cerraduras electromecánicas de tipo solenoide. Las cerraduras de tipo solenoide usan un solenoide como el actuador de cerradura para mover un elemento de bloqueo dentro de la cerradura entre una posición bloqueada y una posición desbloqueada. En la posición bloqueada, el elemento de bloqueo se mueve hacia acoplamiento de interferencia con un componente de cerradura para evitar la retracción del cerrojo. En la posición desbloqueada, el elemento de bloqueo se mueve a una posición que permite que el cerrojo sea retraído libremente.

El solenoide en un actuador de cerradura de tipo solenoide es impulsado típicamente por un sistema de control de cerradura de solenoide que tiene uno de dos voltajes de operación, 12 o 24 voltios, que son estándares en la industria. El sistema de control de cerradura de solenoide puede ser un sistema de control local montado en o cerca de la puerta para enviar potencia a su cerradura asociada, o puede ser un sistema centralizado que opere múltiples puertas independientemente o en conjunto para bloquear o desbloquear puertas en un programa de tiempo, que responde a condiciones de emergencia o por otras razones.

El solenoide de un actuador de cerradura de tipo de solenoide es desviado por resorte a un estado predeterminado, que puede ser ya sea el estado bloqueado o desbloqueado, dependiendo de la aplicación pretendida de la cerradura. Cuando se aplica potencia a la cerradura por el sistema de control de tipo solenoide, el solenoide se mueve en alejamiento de su estado bloqueado o desbloqueado predeterminado contra la fuerza de resorte de desviación. Siempre que se se aplique potencia al actuador de cerradura en la cerradura, el actuador de solenoide permanece en su estado no predeterminado. Tan pronto como la potencia sea retirada por el sistema de control, la cerradura regresa a su estado predeterminado.

Esta característica del actuador de cerradura de tipo solenoide en el cual un resorte en la cerradura regresa automáticamente la cerradura a su estado predeterminado - se basa en condiciones de emergencia para asegurar que las cerraduras estén todas en un estado bloqueado o desbloqueado conocido cuando toda la potencia es removida. Cuando el solenoide es desviado por resorte a la posición bloqueada, la cerradura es referida como una cerradura "de seguridad al fallar" (el acceso o datos no caen en manos equivocadas cuando falla). Cuando es desviada por resorte a la posición desbloqueada, la cerradura es referida como una cerradura segura al fallar (no pone en peligro a las personas o propiedad cuando falla).

Por lo tanto, existen cuatro cerraduras electromecánicas de tipo solenoide estándares en la industria que deben ser puestas en inventario: los dos diferentes montajes (12 y 24 voltios), para usarse con dos diferentes voltajes estándares usados en los sistemas de control de tipo solenoide, y los dos estados predeterminado diferentes para la cerradura sin potencia.

En el estado sin potencia, una cerradura de solenoide "segura al fallar" es desbloqueada. Cuando se aplica potencia al actuador de cerradura de solenoide segura al fallar en la cerradura, una bobina en el solenoide produce un campo magnético que mueve una barra de solenoide contra la presión de desviación del resorte para bloquear el mecanismo de cerradura. Para mantener la cerradura continuamente en la posición bloqueada, la potencia debe ser aplicada continuamente al solenoide. Cuando la potencia es removida de la cerradura de solenoide segura al fallar, el resorte de desviación regresa la barra de solenoide y el mecanismo de bloqueo a la posición desbloqueada o "segura", permitiendo el paso a través de la puerta.

Las cerraduras seguras al fallar se pueden usar, por ejemplo, en puertas para áreas públicas o existen edificios que normalmente no las usan. En el caso de un incendio, la pérdida de potencia para las puertas automáticamente desbloquea dichas puertas permitiendo el paso seguro a través de las mismas durante la emergencia.

Una cerradura de solenoide "de seguridad al fallar" tiene su barra de solenoide desviada en la posición opuesta. En el estado sin potencia, está en el estado bloqueado.

Cuando se aplica potencia, la bobina de solenoide mueve la barra de solenoide contra la presión de desviación del resorte para desbloquear el mecanismo de cerradura. Con la potencia removida, el resorte de desviación regresa el mecanismo de cerradura a la posición bloqueada o "de seguridad".

Las cerraduras seguras al fallar se pueden usar, por ejemplo, en puertas interiores para cuartos de alta seguridad en el interior del edificio. Las cerraduras en dichas puertas interiores están diseñadas típicamente para permitir la salida desde el cuarto bloqueado independientemente del estado bloqueado o desbloqueado del mecanismo de cerradura en la puerta. El mecanismo de cerradura está diseñado para impedir la entrada no autorizada al área asegurada desde un pasillo o un área pública, pero no impide que se salga del área de seguridad.

Si la potencia a la cerradura es interrumpida por alguna razón, el actuador de cerradura de tipo solenoide automáticamente regresa a su estado predeterminado y bloquea la puerta. A menos que se use una llave para operar manualmente la cerradura de seguridad al fallar, no es posible entrar al área asegurada aun cuando la potencia sea intencionalmente cortada del mecanismo de cerradura.

Un problema con el sistema actuador de solenoide para cerraduras es que cada uno de los cuatro diferentes tipos de cerraduras (solenoides de 12 y 24 voltios en modelos seguros al fallar y de seguridad al fallar) se deben fabricar y mantener en inventario para satisfacer las necesidades de los clientes. Existe la necesidad de un solo actuador de mecanismo de cerradura capaz de reemplazar cada uno de los cuatro tipos de cerraduras diferentes.

Un problema relacionado es que los cuatro actuadores de cerradura de tipo solenoide a menudo requieren varios componentes y/o conexiones internas dentro del mecanismo de cerradura. Existe la necesidad de un actuador de cerradura organizado en módulos para simplificar la fabricación y reducir errores y tiempo de ensamble.

Muchos actuadores de cerradura de tipo solenoide incluyen varios sensores para detectar el estado de la cerradura de la puerta y la posición de los componentes de cerradura internos. Los sensores se pueden usar para detectar cuando la manija en cada lado de la puerta ha sido girada, cuando el cerrojo es retraído o extendido, etc. La instalación e interconexión de estos sensores durante la fabricación es intensiva en mano de obra y costosa. Existe la necesidad de una interconexión y montaje mejorados de dichos sensores en combinación con otras mejoras en el actuador de cerradura para integrar la instalación.

Otro problema con dichos actuadores de cerradura de tipo solenoide de la téenica anterior es el desperdicio de potencia debido a la necesidad de mantener el solenoide constantemente con energía. Existen muchas aplicaciones en donde es deseable usar una cerradura de seguridad al fallar, pero la cerradura debe ser mantenida en el estado desbloqueado durante períodos prolongados, tal como durante un día de trabajo entero. También existen muchas aplicaciones en donde es deseable usar una cerradura segura contra fallas y la cerradura debe mantenerse bloqueada durante períodos prolongados .

Por algunos estimados, hasta cuarenta por ciento del tiempo, las cerraduras de solenoide son energizadas y el solenoide es mantenido·en el estado no predeterminado contra la fuerza de desviación de resorte de solenoide. Existe la necesidad de un actuador de cerradura que pueda reducir el costo de energía de mantener la cerradura en el estado no predeterminado, mientras aún regresa la cerradura al estado predeterminado cuando se pierde la energía, como cuando sucede en una falla de energía, durante un incendio o cuando se corta intencionalmente la energía en un intento para acceder a un área de seguridad.

Un problema relacionado es que al suministrar constantemente energía a una cerradura de solenoide (para mantenerla en el estado no predeterminado), la cerradura está continuamente disipando energía en la bobina del solenoide, lo que da por resultado un calentamiento del cuerpo de la cerradura. Aunque la cerradura y la bobina del solenoide pueden ser diseñadas para el calentamiento producido en operación de trabajo continuo, este calentamiento generalmente se considera que es objetable. La manija conectada a dicha cerradura puede calentarse objetablemente y el calentamiento puede afectar cualesquiera componentes electrónicos cercanos. Existe la necesidad de un mecanismo de cerradura que no produzca calor cuando se mantenga en un estado no predeterminado, pero que pueda ser operado con un sistema de control de cerradura de tipo solenoide de 12 o 24 voltios.

Los actuadores de cerradura de tipo solenoide se han usado anteriormente en donde la energía está continuamente disponible. Como tal, el bajo costo ha sido un factor de motivación principal y la conservación de energía energía no ha sido considerada de manera apropiada. Existe la necesidad de un mecanismo de cerradura que tenga un actuador de cerradura de potencia baja que funcione como un reemplazo directo, uno por otro, para una cerradura de tipo solenoide sin requerir reemplazo de su sistema de control de cerradura de tipo solenoide asociado y que tenga la misma característica de regresar a un estado predeterminado conocido cuando la energía sea removida. En particular, existe la necesidad de un actuador de cerradura de potencia baja que se pueda usar en combinación con una base instalada existente de cerraduras de solenoide.

Las cerraduras de solenoide se mueven del estado predeterminado cuando se aplica energía. A medida que se mueven, almacenan energía en un resorte de desviación en el solenoide. Siempre que la cerradura sea energizada, permanecerá en el estado no predeterminado y la energía permanecerá almacenada en el resorte de desviación. Tan pronto como la energía es removida, la energía almacenada en el resorte de desviación acciona el mecanismo de cerradura a su estado predeterminado bloqueado o desbloqueado.

Cualquier reemplazo de potencia baja para este tipo de sistema de actuador de cerradura de solenoide estándar en la industria debe tener la misma operación básica - debe moverse de un estado predeterminado a un estado no predeterminado cuando la potencia es aplicada y debe regresar al estado predeterminado cuando la potencia es removida.

Un tipo de sistema actuador de cerradura de potencia baja usa un motor para impulsar un elemento de bloqueo entre los estados bloqueado y desbloqueado. Los motores tienen la ventaja de que pueden quedar sin energía durante periodos prolongados después de accionar el elemento de bloqueo al estado deseado. Sin embargo los diseños motorizados de potencia baja no operan contra un resorte de desviación que regresa la cerradura a un estado predeterminado. Si un resorte predeterminado se ha de usar, la potencia puede ser suministrada para mañtener el motor contra el resorte de retorno.

Las cerraduras de tipo de actuador motorizado deben ser operadas por un tipo de actuador motorizado del sistema de control que mueva activamente la cerradura entre los estados bloqueado y desbloqueado. Aunque las cerraduras de tipo actuador motorizado pueden ser mecánicamente muy similares a las cuatro cerraduras de tipo solenoide, el sistema de control de tipo actuador motorizado es significativamente diferente. El sistema de control de tipo actuador motorizado siempre debe proveer energía a la cerradura. Para asegurar que la cerradura esté en un estado deseado, el sistema de control de cerradura generalmente debe monitorear la posición del motor o elemento de bloqueo asociado. Este accionamiento y monitoreo activos para un actuador motorizado contrasta con la simplicidad de un actuador de cerradura de tipo solenoide desviado por resorte.

Las cerraduras de tipo actuador motorizado se usan generalmente en aplicaciones más costosas, tales como en aplicaciones de cerradura operadas por batería de baja potencia que usan una llave electrónica. La llave electrónica debe ser una tarjeta de llave o el tipo usado en muchos hoteles, un teclado montado sobre o cerca de la puerta, o RFID o sistema de detección de proximidad de seguridad similar, un sistema de identificación de tipo bio étrico que hace coincidir huellas digitales, patrones del iris, voz o rostros, etc. Por lo general, los componentes electrónicos para decidir cuando la cerradura debe ser abierta están situados abrir se encuentran en un alojamiento de cerradura de control que es separado del alojamiento para los componentes mecánicos del mecanismo de cerradura con su cerradura motorizada. El motor en el áctuador motorizado está situado en el alojamiento de cerradura mecánico e instalado con la cerradura. Todos los otros componentes electrónicos de control están situados generalmente en un alojamiento de control montado por separado fuera del alojamiento de cerradura mecánica y están conectados al mismo por un cable de control accesible sólo desde el interior del área de seguridad.

En el actuador de cerradura motorizado, hay alambres que conectan el motor dentro del cuerpo del mecanismo de cerradura con el alojamiento para los componentes electrónicos de control. Una batería está situada en el alojamiento de sistema de control, no el alojamiento de cerradura y el sistema de control motorizado provee todas las señales de control al motor dentro del alojamiento de cerradura siempre que sea necesario para accionar el motor en la cerradura desde una posición a la otra.

Aunque el actuador de cerradura motorizado para usarse en .sistemas operados por batería sofisticados es conocido, existe la necesidad de un actuador de cerradura motorizado con componentes electrónicos de control integrados situados dentro del alojamiento de cerradura para reemplazo directo de cerraduras de solenoide. A diferencia de las cerraduras de tipo actuador motorizado conocidas, un actuador de cerradura de reemplazo de solenoide adecuado debe tener los componentes electrónicos del actuador de cerradura dentro del alojamiento de cerradura o directamente asociados con la cerradura para permitir el reemplazo directo de una cerradura de solenoide.

Más aún, los componentes electrónicos de control para el motor deben simular la funcionalidad de una cerradura de solenoide al regresar a un estado predeterminado conocido en ausencia de potencia. Esta combinación de un actuador de motor de potencia baja y control de motor para reemplazar una cerradura de solenoide, en donde el motor y control de motor simulan la funcionalidad del solenoide y no están diseñados para operar con baterías, sino que están diseñados para usarse en un sistema de solenoide que tiene la potencia más alta de sistemas no accionados por baterías hasta ahora no ha estado disponible.

Cerraduras motorizadas conocidas diseñadas para usarse con diseños operados con batería hacen eficiente el uso de la potencia de baterías porque el motor del actuador de cerradura no usa potencia a menos que esté cambiando de estado. Sin embargo, se ha encontrado que la eficiencia mecánica de cerraduras motorizadas convencionales también es menor que la deseable. Esta eficiencia mecánica reducida da por resultado una pérdida de potencia en exceso no deseada cada vez que la cerradura cambia de estado debido a la necesidad de superar la fricción en exceso.

De manera más específica, el eje del motor de sistemas de actuador de motor convencionales no está alineado axialmente con el movimiento del elemento de bloqueo o el eje de rotación del cubo de la cerradura. El motor de dichos diseños convencionales está descentrado de la linea de movimiento del elemento de bloqueo. Para mover el elemento de bloqueo, el motor debe accionar una palanca, descentrar el resorte u otra interconexión mecánica en lugar de accionar el deslizador de cerradura directamente. La fuerza producida por el motor en actuadores de cerradura motorizados conocidos es descentrada de la dirección de movimiento deseada del elemento de bloqueo.

Este descentrado requiere algún tipo de elemento de interconexión entre el motor del actuador de cerradura y el elemento de bloqueo. Hasta ahora no se ha reconocido que este descentrado y el elemento de interconexión produzcan fricción significativa que deba ser superada y rendimiento disminuido.

Existe la necesidad de un actuador de cerradura motorizado con eficiencia mecánica mejorada tanto en aplicaciones operadas por batería como de reemplazo de solenoide. De manera más específica, existe la necesidad de un actuador de cerradura motorizado de potencia baja y/o un actuador de cerradura motorizado que simule un actuador de cerradura de tipo solenoide en el cual el motor esté colocado en línea directa con el movimiento del elemento de bloqueo y/o la rotación del cubo de la cerradura para reducir la ineficiencia mecánica del actuador de cerradura.

El sistema de actuador de cerradura motorizado de eje descentrado de la téenica anterior para aplicaciones operadas por batería representa un quinto tipo de mecanismo de cerradura que debe ser fabricado y mantenido en inventario además de los cuatro mecanismos de cerradura de tipo solenoide. Ninguno es intercambiable con el otro ya que cada uno está diseñado para una aplicación diferente o un tipo diferente de sistema de control de cerradura. Todos los cinco tipos pueden tener sustancialmente el mismo tipo de componentes de cerradura mecánicos y soporte físico sólo con el sistema de accionamiento electrónico siendo diferente, pero todos los cinco tipos deben ser mantenidos en inventario. Existe la necesidad de un actuador de cerradura que pueda ser fácilmente conmutado entre cada uno de los cuatro tipos de solenoide y preferiblemente también al tipo de actuador de motor a fin de reducir costos de inventario.

Como se describió anteriormente, los sistemas de control de actuador motorizado conocidos deben enviar señales específicas siempre que sea necesario para bloquear o desbloquear el mecanismo. Esta operación tiene la ventaja de reducir el uso de potencia debido a que no se usa potencia excepto cuando el actuador de cerradura está cambiando de estado. Sin embargo, el actuador de cerradura motorizado no depende de la cerradura para regresar a un estado predeterminado y no se puede usar para reemplazar una cerradura de solenoide controlada por un-sistema de control de cerradura de tipo solenoide.

El sistema de control de cerradura de tipo solenoide tiene sólo dos estados - encendido y apagado. Por lo tanto, un sistema de control de cerradura de tipo solenoide es significativamente diferente de un sistema de control de cerradura con actuador motorizado y un mecanismo de cerradura con un actuador de cerradura motorizado no es adecuado para usarse con el sistema de control para un mecanismo de cerradura que tenga un actuador de cerradura de tipo solenoide. Sería deseable poder remover la cerradura de solenoide que usa mucho de su tiempo encendido y reemplazarla por un accionamiento que tenga un sistema de actuador motorizado que gaste sustancialmente todo su tiempo en el estado no energizado.

Sin embargo, un mecanismo de cerradura que tiene un actuador de cerradura motorizado del tipo descrito anteriormente no puede reemplazar directamente una cerradura de tipo solenoide debido a las diferencias entre los sistemas de control requeridos.

Descripción de la invención Teniendo en mente los problemas y deficiencias de la téenica anterior, por lo tanto un objeto de la presente invención es proveer un actuador de cerradura motorizado capaz de simular un actuador de cerradura de solenoide para permitir la sustitución directa de una cerradura motorizada eficiente para una cerradura de solenoide sin cambiar el sistema de control de cerradura de solenoide.

Otro objeto de la presente invención es proveer un actuador de cerradura que sea más eléctricamente y/o mecánicamente eficiente que los actuadores de cerradura motorizados conocidos y actuadores de cerradura de solenoide conocidos.

Un objeto adicional de la invención es proveer un actuador de cerradura capaz de simular múltiples actuadores de cerradura de solenoide diferentes operables en diferentes voltajes y conmutables entre estados predeterminados seguros al fallar y de seguridad al fallar.

Otro objeto más de la presente invención es proveer un actuador de cerradura que sea modular y que pueda ser instalado durante la fabricación como una unidad de actuador de cerradura modular integrada para reducir costos de fabricación.

Otros objetos y ventajas adicionales de la invención serán en parte obvios y serán en parte evidentes a partir de la especificación.

Los anteriores y otros objetos que serán evidentes para los expertos en la téenica, se logran en la presente invención que es dirigida a un actuador de cerradura para montarse dentro de un alojamiento de cerradura que incluye un motor reversible que tiene una flecha que define un eje de motor, un gusano impulsado por el motor, un resorte de bloqueo que puede ser acoplado por el gusano y un elemento de bloqueo deslizable movible de una posición bloqueada a una posición desbloqueada, el elemento de bloqueo estando conectado al resorte de cerradura, el movimiento de deslizamiento del elemento de bloqueo definiendo un eje de deslizamiento en alineación axial con el eje del motor.

El resorte de cerradura mueve el elemento de bloqueo a la posición bloqueada cuando el motor hace girar el gusano en una primera dirección. El resorte de cerradura acciona el elemento de bloqueo a una posición desbloqueada cuando el motor gira en la dirección opuesta. El resorte de cerradura es comprimido y almacena energía cuando el elemento de bloqueo es bloqueado del movimiento a la posición bloqueada, tal como cuando la manija de la puerta es parcialmente girada y está siendo sostenida en esa posición. Esto permite que el elemento de bloqueo se mueva subsecuentemente hacia acoplamiento de bloqueo en la posición bloqueada cuando la manija es liberada.

Un circuito de control es montado preferiblemente al alojamiento de cerradura y conectado a una entrada de potencia y control combinada de tipo solenoide para controlar el motor y simular una cerradura de solenoide al accionar el elemento de bloqueo a un estado bloqueado o no bloqueado no predeterminado cuando la potencia es aplicada y a un estado bloqueado o desbloqueado predeterminado cuando la potencia es removida. El circuito de control incluye un microcontrolador, un mecanismo de almacenamiento de energía y un interruptor conectado al microcontrolador para seleccionar el estado bloqueado o desbloqueado predeterminado de 1.a cerradura.

En otro aspecto de la invención, el actuador de cerradura es modular y está diseñado para instalarse en un alojamiento de cerradura que tenga un cubo de cerradura giratorio. El actuador de cerradura modular incluye un alojamiento de actuador de cerradura montadle dentro del alojamiento de cerradura. Un motor reversible es montado dentro del alojamiento del actuador de cerradura. El motor tiene una flecha que define el eje del motor y un gusano es movido sobre esa flecha. Un resorte de cerradura es acoplado por el gusano y un elemento de bloqueo es montado deslizablemente en el alojamiento del actuador de cerradura para mover de una posición bloqueada que evita la rotación del cubo de cerradura a una posición desbloqueada en la cual el cubo de la cerradura puede girar libremente.

El elemento de bloqueo es conectado al resorte de cerradura. El movimiento de deslizamiento del elemento de bloqueo define un eje de deslizamiento en alineación axial con el eje del motor. La alineación de posicionamiento "en línea" asegura baja fricción y permite que se use un motor relativamente pequeño, que, a su vez, permite que el motor se ajuste dentro del espacio limitado disponible en el alojamiento de cerradura para un posicionamiento alineado en linea en donde el eje del motor es alineado con el eje de deslizamiento y el eje de rotación de los cubos de la cerradura.

El resorte de cerradura impulsa el elemento de bloqueo a la posición bloqueada cuando el motor gira en una primera dirección. Acciona el elemento de bloqueo a la posición desbloqueada cuando el motor gira en la dirección opuesta y el resorte de cerradura almacena energía para mover subsecuentemente el elemento de bloqueo cuando el elemento de bloqueo es bloqueado del movimiento a la posición bloqueada.

En otro aspecto de la invención, el motor de cerradura, gusano, resorte de cerradura y elemento de bloqueo son montados dentro del alojamiento del actuador de cerradura e instalable durante la fabricación como un actuador de cerradura modular.

En un aspecto adicional de la invención, el circuito de control es operable en 12 voltios y 24 voltios de modo que se pueda usar para reemplazar cerraduras y/o actuadores de cerradura controlados por sistemas de control de solenoide de 12 voltios y 24 voltios al reemplazar la cerradura sin ningún cambio al sistema de control de cerradura .

En un aspecto preferido de la invención, el motor, gusano, resorte de cerradura, elemento de bloqueo y circuito de control son montados dentro de un alojamiento de cerradura y el eje de deslizamiento de cerradura y eje del motor son perpendiculares a un eje del cubo de la cerradura de rotación dentro del alojamiento de cerradura.

Cuando se monta horizontalmente y perpendicularmente al eje de rotación del cubo de cerradura, el espacio es extremadamente limitado. Por consiguiente, en otro aspecto de la invención, cuando el eje de deslizamiento y eje del motor son sustancialmente horizontales dentro del alojamiento de cerradura, el actuador de cerradura tiene una longitud horizontal (medida desde el motor al elemento de bloqueo con el elemento de bloqueo en la posición retraida/desbloqueado) de menos de 50.8' milímetros para encajar horizontalmente en el alojamiento de cerradura entre el cubo de cerradura y una pared vertical del alojamiento de cerradura.

En la modalidad más preferida de la invención, con el eje de deslizamiento y eje del motor horizontales, el actuador de cerradura tiene una longitud horizontal (como se midió anteriormente y no incluye el circuito de control) de menos de 31.75 milímetros.

En un aspecto adicional, el motor es un motor de CC operable en menos de cinco voltios. Preferiblemente, el voltaje de CC del motor es 2 voltios. Este-voltaje bajo es muy eficiente, y el aspecto en línea de la invención permite el par de torsión y potencia reducidos del motor para operar confiablemente el actuador, mientras también permite un tamaño extremadamente pequeño, como es necesario para encajar dentro del espacio limitado disponible dentro del alojamiento de cerradura cuando el motor es orientado con su eje en linea con el eje de deslizamiento del elemento de bloqueo.

En otro aspecto opcional del diseño, el circuito de control está diseñado para permitir que el actuador de cerradura simule cinco actuadores de cerradura diferentes incluyendo: cuatro actuadores de cerradura de solenoide y un actuador de cerradura motorizado.

Breve descripción de los dibujos Se cree que las características de la invención son novedosas y los elementos característicos de la invención se exponen con particularidad en las reivindicaciones anexas. Las figuras son para propósitos de ilustración únicamente y no son dibujados a escala. La invención misma, sin embargo, en cuanto a organización y método de operación, puede entenderse por referencia a la descripción detallada que sigue tomada junto con los dibujos anexos en los cuales: La figura 1 es una vista en elevación lateral derecha de una cerradura de mortaja que incorpora un actuador de cerradura motorizado en línea de conformidad con la presente invención. La placa de cubierta del lado de la cerradura de mortaja, en el lado derecho de la cerradura, ha sido removida para mostrar los componentes internos de la cerradura, incluyendo el actuador de cerradura motorizado de la presente invención. Algunos componentes de cerradura internos convencionales no importantes para la operación de la invención también han sido removidos para simplificar el dibujo. Una tarjeta de circuito de control electrónica situada dentro del alojamiento de cerradura de mortaja para simular la operación de un actuador de solenoide y conexiones entre el motor del actuador de cerradura y el circuito de control también ha sido omitida, pero se puede ver en las figuras 16 y 17.

La figura 2 es una vista en perspectiva de la derecha superior del módulo actuador de cerradura motorizado en linea visto en la figura 1.

La figura 3 es una vista lateral derecha del módulo actuador de cerradura motorizado en linea visto en la figura 2.

La figura 4 es una vista lateral derecha del actuador de cerradura motorizado en linea visto en las figuras 2 y 3 con el alojamiento del actuador de cerradura modular removido.

La figura 5 es una vista en perspectiva despiezada del módulo de actuador de cerradura motorizado en linea visto en la figura 2. El resorte de cerradura 82 y el gusano 80 se muestran en forma de contorno de bloque genérico en esta vista. Detalles de estos elementos se pueden ver en las figuras 6 y 7 respectivamente.

La figura 6 es una vista en elevación lateral derecha, mostrada a una escala incrementada, del resorte de cerradura usado en el módulo actuador de cerradura motorizado en linea visto en las figuras 2 y 5.

La figura 7 es una vista en perspectiva mostrada a una escala incrementada, del gusano usado en el módulo actuador de cerradura motorizado en linea visto en las figuras 2 y 5. El gusano se acopla con el resorte visto en la figura 6.

La figura 8 es una vista en elevación frontal del gusano en la figura 7. El gusano se muestra mirando a lo largo del eje de rotación del gusano para mostrar el ángulo anterior de las roscas del gusano.

Las figuras 9-11 muestran la interacción entre el actuador de cerradura motorizado en linea de la presente invención y por lo menos uno de los cubos de cerradura en la cerradura de mortaja. Las figuras muestran diferentes estados bloqueados y desbloqueados. El alojamiento del módulo de cerradura visto en las figuras 2, 3 y 5 ha sido removido para ilustrar mejor esta operación.

La figura 9 es una vista en elevación lateral que muestra el actuador de cerradura en linea en el estado bloqueado. El elemento de bloqueo del actuador de cerradura en línea es acoplado con una ranura en el cubo de cerradura de mortaja para evitar rotación del cubo de cerradura.

La figura 10 es una vista en elevación lateral que muestra el actuador de cerradura en línea en el estado desbloqueado. El elemento de bloqueo del actuador de cerradura en línea es desacoplado de la ranura en el cubo de cerradura de mortaja.

La figura 11 es una vista en elevación lateral que muestra el actuador de cerradura en línea en el estado de movimiento bloqueado. El motor y gusano han girado para comprimir el resorte, pero el movimiento del elemento de bloqueo ha sido bloqueado por una rotación parcial de una manija conectada al cubo de cerradura. La rotación parcial del cubo de cerradura ha movido la ranura de bloqueo en el cubo de cerradura fuera de alineación con el elemento de bloqueo. El resorte del actuador de cerradura ha sido comprimido por el gusano y accionará el elemento de bloqueo hacia acoplamiento de bloqueo con la ranura de cerradura en el cubo cuando la manija es liberada para regresar el cubo a la posición alineada predeterminado sin ninguna acción adicional por el actuador de cerradura.

Las figuras 12 y 13 muestran las posiciones relativas de motor, gusano, resorte y actuador de cerradura de la invención en diferentes estados. La posición del gusano 80 se muestra como un bloque y detalles del diseño del gusano no se muestran, pero se puede ver en las figuras 7 y 8. La figura 12 muestra el actuador de cerradura en el estado bloqueado. La figura 13 muestra el actuador de cerradura en estado desbloqueado.

La figura 14 muestra la mitad inferior del alojamiento de cerradura ilustrando un montaje angulado alternativo para el módulo de actuador de cerradura motorizado en linea de la presente invención. El montaje angulado provee espacio axial adicional para montar el actuador de cerradura de la invención dentro del alojamiento de cerradura mientras aún provee la eficiencia mecánica incrementada y otras ventajas del montaje en linea.

La figura 15 es un diagrama de bloques de un circuito de control de actuador de cerradura para el actuador de cerradura motorizado en linea de la presente invención.

La figura 16 es una sección transversal tomada a lo largo de la linea 16-16 de la figura 1 que muestra un montaje preferido para una tarjeta de circuito dentro del alojamiento del mecanismo de cerradura de la figura 1. La tarjeta de circuito incluye operación de simulación electrónica de un solenoide correspondiente al diagrama de bloques del circuito de control de actuador de cerradura de la figura 15. La sección transversal de la figura 16 se toma con la cubierta del mecanismo de cerradura instalada mientras que en la figura 1, la cubierta ha sido removida para mostrar el interior de la cerradura.

Las figuras 17 y 18 muestran una modalidad no modular alternativa del actuador de cerradura motorizado en linea de la presente invención. El elemento de bloqueo de deslizamiento y motor son montados por separado en vez de estar integrados en un solo módulo instalable. La figura 17 muestra el motor conectado directamente a una tarjeta de circuito que implementa componentes electrónicos que simulan la operación de un solenoide correspondiente al diagrama de bloques del circuito de control de actuador de cerradura de la figura 15.

La figura 18 muestra el motor del actuador de cerradura motorizado en linea provisto con un conector para conexión a una tarjeta de circuito montada en otra parte dentro de o en el exterior del alojamiento de cerradura de modo que la cerradura puede reemplazar directamente una cerradura de solenoide con el alojamiento de cerradura encajando dentro del mismo espacio de montaje de una cerradura de solenoide removida.

Descripción de la modalidad(es) preferida Al describir la modalidad preferida de la presente invención, se hará referencia aquí a las figuras 1-18 de los dibujos en los cuales números similares se refieren a características similares de la invención.

Haciendo referencia a la figura 1, una cerradura de mortaja 10 incluye una pared frontal 12, preferiblemente cubierta por una placa frontal decorativa 14, una pared superior 16, una pared inferior 18, una pared posterior 20 y una pared lateral izquierda 22. Las'cinco paredes y placas 12, 16, 18, 20 y 22 se forman preferiblemente a partir de una sola hoja con las paredes circundantes siendo dobladas hacia arriba para formar un cuerpo rectangular abierto para el alojamiento de cerradura. El cuerpo de cerradura mantiene los componentes de cerradura internos dentro del mismo y el cuerpo es después encerrado con una placa de cubierta removible 24 sobre el lado derecho para formar la pared final del alojamiento de cerradura completa.

La placa de cubierta 24 que forma el lado derecho del alojamiento de cerradura ha sido removida en la figura 1 para mostrar varios componentes internos de la cerradura, incluyendo la ubicación del actuador de cerradura motorizado en linea 26 de la presente invención. Algunos otros componentes de cerradura internos convencionales, no importantes para la operación de la invención, han sido removidos para simplificar el dibujo. Estos incluyen el perno muerto, perno de protección palancas para operar el perno muerto y perno de protección, el cilindro de llave, etc.

Dichos componentes y sus posiciones y operaciones son bien conocidos por los expertos en la téenica. La patente de los Estados Unidos No.5,678,870 (la patente '870), que es cedida a Sargent Manufacturing Company e incorporada aquí por referencia, provee una descripción detallada de una cerradura mecánicamente operada que tiene los componentes omitidos de la figura 1.

La cerradura 10 se provee con un perno de traba convencional 28, que es retraído por un brazo 30 que se extiende hacia fuera desde el cubo de cerradura 32 cuando el cubo 32 es girado por su manija correspondiente. En la figura 1, sólo el cubo de cerradura del lado derecho 32 se puede ver. Sin embargo, como se puede ver haciendo referencia a la vista en sección transversal de la figura 16, la cerradura se provee convencionalmente con el cubo de cerradura de lado derecho 32 y el cubo de cerradura del lado izquierdo 34.

Los dos cubos de cerradura son girados independientemente por sus manijas correspondientes. Un cubo y manija serán ubicados en el lado de seguridad de la puerta, y el otro estará situado en el lado opuesto. El brazo 30 del cubo de cerradura 32 se apoya contra la cola 36 del perno de traba 28 cuando el cubo de cerradura 32 es girado en dirección de las manecillas del reloj. Esta rotación del cubo actúa para retraer el perno de traba 28.

El cubo de cerradura 32 puede ser girado por un husillo 38 situado en el centro del cubo de cerradura 32. El husillo 38, en el lado derecho de la cerradura, tiene una sección transversal cuadrada convencional y acopla su manija correspondiente en el exterior de la puerta para permitir que la manija accione directamente su cubo de cerradura asociado y retraiga el perno de traba 28. El cubo de cerradura 34 en el lado izquierdo de la cerradura tiene un husillo cuadrado correspondiente separado que se extiende dentro de la manija en el lado izquierdo de la puerta.

Aunque los dos cubos de cerradura 32 y 34 giran alrededor del mismo eje de rotación, son conectados a husillos separados que giran independientemente para operar independientemente los dos cubos de cerradura. Esto permite que cada cubo sea bloqueado y desbloqueado por separado como se describirá más adelante.

Cada cubo de cerradura tiene una ranura de cerradura correspondiente para proveer un bloqueo independiente. El cubo de cerradura 32 tiene ranura de cerradura 40 formada sobre su perímetro y el cubo gira alrededor de un cojinete central 44 a medida que su husillo correspondiente 38 es girado por la manija conectada al mismo. Aunque no se muestra en detalle en los dibujos, el cubo de cerradura 34 también tiene una ranura de cerradura y cojinetes correspondientes.

Cuando la cerradura 10 es desbloqueada, el cubo de cerradura 32 puede ser girado en dirección de las manecillas del reloj por su manija correspondiente. A medida que el cubo de cerradura gira, comprime el resorte de retorno 46 y el brazo 30 se apoya sobre la cola del perno de traba 36 para retraer el perno de traba 28. Cuando la manija correspondiente es liberada, el cubo y el perno de traba regresan a la posición vista en la figura 1.

La acción descrita anteriormente es completamente convencional, pero se debe entender para entender el contexto de la presente invención. Una descripción más detallada de este tipo de operación de cerradura se puede encontrar en la patente '870 referida anteriormente. Los aspectos más importantes de la misma también se describen a continuación.

La patente '870 describe una cerradura operada mecánicamente (no electrificada) en la cual el mecanismo de bloqueo que controla el bloqueo o acoplamiento de interferencia entre las ranuras de cerradura y el elemento de bloqueo es movido completamente con la mano para bloquear y desbloquear el mecanismo de cerradura. El elemento de bloqueo en el mecanismo de bloqueo es impulsado manualmente hacia acoplamiento y fuera de acoplamiento con una o ambas de las ranuras de cerradura en los dos cubos de cerradura para evitar o permitir el movimiento giratorio y evitar o permitir que el perno de traba sea retraído para abrir la puerta.

Al girar la pieza de bloqueo hacia una orientación diferente, cualquier lado de la cerradura puede ser el lado de seguridad de la cerradura y cualquiera de los cubos de cerradura puede ser el cubo de cerradura que es afectado por el mecanismo de bloqueo. La pieza de bloqueo puede ser girada desde afuera del alojamiento, sin desensamblar la cerradura para obtener acceso a los componentes de cerradura internos y sin remover ningún tornillo asociado o componentes que pudieran perderse.

Esto permite que la cerradura sea fácilmente cambiada de cerradura de mano izquierda a cerradura de mano derecha. Si se desea, la pieza de bloqueo en el diseño '870 también puede ser girada de modo que ambos cubos sean bloqueados (la pieza de cerradura se acopla a ambas ranuras del cubo de cerradura) cuando el mecanismo de cerradura desliza la pieza de bloqueo hacia acoplamiento de bloqueo.

El actuador de cerradura motorizado en linea 48 de la presente invención se muestra mejor en la vista despiezada de la figura 5. La figura 1 muestra la ubicación relativa del actuador de cerradura 48 de los cubos de cerradura.

El mecanismo de bloqueo mecánicamente operado en la patente '870 está aproximadamente ubicado en o por debajo en donde el actuador de cerradura 48 de la presente invención se muestra en la figura 1 y en el espacio por debajo del actuador de cerradura 48 en la figura 1. Las versiones operadas por solenoide de esa cerradura también ubican el solenoide aproximadamente en o por debajo en donde el actuador de cerradura 48 se muestra en la figura 1.

Sin embargo, en versiones motorizadas de la cerradura, el motor por lo tanto ha sido ubicado por abajo de la posición indicada en la figura 1 para el actuador de cerradura 48. De manera más especifica, el eje del motor usado en versiones motorizadas hasta ahora no ha sido alineado con el movimiento de deslizamiento del mecanismo de la cerradura (descrito más adelante) y no se ha indicado hacia o alineado con el eje de rotación de las manijas y husillo 38.

Más bien, las versiones motorizadas anteriores han situado el motor del actuador de cerradura motorizado por abajo de la linea de movimiento de deslizamiento para el elemento de bloqueo 50 en el área generalmente marcada con una "A" en la figura 1. Esta área provee un espacio adicional significativo para un motor de tamaño suficiente para operar el mecanismo de bloqueo y para acomodar las conexiones necesarias para transferir el actuador de motor al mecanismo de bloqueo. Los actuadores de solenoide también usan el área "A" para acomodar el actuador de cerradura de solenoide.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 5, la presente invención usa un elemento de bloqueo en forma de "T" 50 que es sustancialmente idéntico al elemento de bloqueo descrito en la patente '870. El elemento de bloqueo 50 es preferiblemente plano y tiene un cojinete de elemento de bloqueo central 52 de modo que puede ser girado alrededor de un eje vertical formado por el pasador de pivote del elemento de bloqueo 54.

Cuando el elemento de bloqueo 50 es girado a una orientación, un brazo de la "T" se deslizará hacia adentro y hacia afuera del acoplamiento de bloqueo con la ranura de bloqueo para su cubo correspondiente a medida que el mecanismo de bloqueo mecánico es movido de la posición bloqueada a la posición desbloqueada. Como se muestra en la figura 5, el brazo 56 es orientado para deslizarse hacia adentro y hacia afuera de acoplamiento con la ranura de bloqueo en el cubo de cerradura 34 . El movimiento de deslizamiento del elemento de bloqueo hacia adentro y hacia afuera del acoplamiento de bloqueo está a lo largo de una linea que está directamente en linea con el eje de rotación de los cubos de cerradura 32, 34.

Cuando es girado ciento ochenta grados, la forma de "T" del elemento de bloqueo es revertido y el brazo·opuesto de la "T", el brazo 58 se acoplará al cubo de cerradura 32 en lugar del cubo de cerradura 34 cuando esté en la posición bloqueada. El elemento de bloqueo 50 también puede ser girado 90 grados de modo que ambos brazos 56 y 58 de la "T" se acoplen y desacoplen de las ranuras de bloqueo correspondientes en los cubos de cerradura. En esta orientación, el brazo de cerradura 56 se acoplará a la ranura de bloqueo 40 en el cubo de cerradura 32 y el brazo de cerradura 58 se acoplará a la ranura de bloqueo en el cubo de cerradura 34.

El elemento de bloqueo 50 es mantenido dentro de la lanzadera 60. La lanzadera 60 es mantenida deslizablemente dentro del actuador de cerradura 48 de modo que se pueda mover hacia y en alejamiento de los cubos de cerradura. El actuador de cerradura incluye un alojamiento de actuador de cerradura 62 que tiene una cubierta de actuador de cerradura 64. Cuando el alojamiento de actuador de cerradura y la cubierta de actuador de cerradura son ensamblados, el actuador de cerradura 48 es un componente modular integrado que mantiene deslizablemente la lanzadera en una pista que tiene un lado izquierdo 66 situado dentro del alojamiento del actuador de cerradura 62 y un lado derecho 68 de la pista de lanzadera dentro de la cubierta del alojamiento del actuador de cerradura 64.

El elemento de bloqueo 50 es más ancho que la lanzadera 60 y también se desliza en ranuras formadas en paredes laterales del alojamiento de cerradura 22, 24. El elemento de bloqueo 50 está dimensionado de tal manera que en cualquiera de las tres posibles orientaciones, es aproximadamente tan ancho como la dimensión de anchura exterior del alojamiento de cerradura y cuando es girado parcialmente, es más ancho que el alojamiento de cerradura. Las ranuras en las paredes laterales del alojamiento de cerradura 22, 24 dentro de las cuales se desliza el elemento de bloqueo también funcionan para proveer acceso externo al elemento de bloqueo 50 antes de que la cerradura 10 sea instalada de modo que la cerradura puede ser fácilmente convertida de una cerradura de mano derecha a un mecanismo de cerradura de mano izquierda.

Con un destornillador, llave u otro implemento razonablemente fuerte y estrecho, el elemento de bloqueo 50 puede ser empujado en donde es accesible en las ranuras exteriores de las paredes laterales del alojamiento de cerradura 22, 24. Esto acciona para girar el elemento de bloqueo 50 alrededor del pasador 54. A medida que el elemento de bloqueo empieza a girar, será ligeramente más ancho que el alojamiento de cerradura, haciendo más fácil completar la vuelta.

La lanzadera 60 se provee con por lo menos una saliente 70 sobre su interior que se acopla a una hendidura correspondiente en el lado inferior del elemento de bloqueo 50. Este acoplamiento ocurre sólo cuando el elemento de bloqueo está en una orientación deseada, tal como en la orientación mostrada en la figura 5 o en la orientación opuesta a 180°.

La lanzadera 60 está hecha preferiblemente de un plástico elástico y tiene una sección transversal en forma de "U". La mitad superior 72 de la lanzadera y la mitad inferior 74 son sustancialmente paralelas. La superficie inferior de la mitad superior 72 está aproximadamente en contacto con la superficie superior del elemento de bloqueo 50. La superficie superior de la mitad inferior 74 está provista de una saliente 70 de modo que la superficie superior de la mitad inferior 74 está en contacto con la superficie inferior del elemento de bloqueo 50 cuando el elemento de bloqueo está en una alineación deseada y la saliente 70 es acoplada con la hendidura del elemento de bloqueo correspondiente en el lado inferior del elemento de bloqueo 50.

A medida que el elemento de bloqueo 50 empieza a girar parcialmente, la saliente 70 se mueve hacia afuera de la hendidura coincidente en el lado inferior del elemento de bloqueo 50. Esto hace que las patas 72 y 74 de la lanzadera en forma de "U" se aparte elásticamente con una acción similar a un resorte. A medida que el elemento de bloqueo 50 se aproxima a su orientación deseada final, la saliente 70 se aproximará a una hendidura correspondiente en el lado inferior del elemento de bloqueo. La acción en forma de resorte de las patas separadas 72 y 74 de la lanzadera hará que la saliente 70 salte dentro de la hendidura en aproximación en el lado inferior del elemento de bloqueo 50.

Con la saliente 70 acoplada con una hendidura, las mitades superior 72 e inferior 74 de la lanzadera nuevamente serán sustancialmente paralelas y alineadas. Por lo tanto, la saliente 70 y la acción de resorte de la lanzadera actúan para mantener el elemento de bloqueo 50 continuamente en la orientación deseada. Los expertos en la téenica reconocerán que múltiples salientes se pueden formar en cualquier lado de la lanzadera y el elemento de bloqueo 50 se puede proveer con varias hendiduras para cualquier orientación preestablecida deseada. Las salientes alternativamente se pueden formar en el elemento de bloqueo en cualquier lado del mismo con la hendidura siendo formada sobre las superficies internas de la lanzadera.

El movimiento de deslizamiento de la lanzadera hace que el elemento de bloqueo 50 se mueva hacia adentro y hacia afuera de acoplamiento de bloqueo con uno seleccionado o ambos de los cubos de cerradura, dependiendo de la orientación del elemento de bloqueo 50. Para bloquear el cubo de cerradura 32, la lanzadera debe ser accionada hacia el cubo de cerradura para mover el brazo 58 del elemento de bloqueo en forma de "T" hacia la ranura 40 en el elemento de bloqueo 50.

La figura 9 muestra el elemento de bloqueo 50 insertado en la ranura 40 en el cubo de cerradura 32. Para desacoplar el elemento de bloqueo 50 del cubo de cerradura 32, la lanzadera de deslizamiento 60 y el elemento de bloqueo 50 deben ser accionados en la dirección opuesta. Esto se muestra en la figura 10.

La lanzadera 60 es accionada hacia adelante (bloqueada) y hacia atrás (desbloqueada) con el motor 76. El motor 76 acciona la flecha de motor 78 en movimiento giratorio ya sea en una dirección de las manecillas del reloj o contraria a las manecillas del reloj. El motor es preferiblemente un motor CC y la polaridad de la señal CC controla la dirección giratoria del motor.

Un gusano 80 está montado sobre la flecha del motor 78. El gusano 80 tiene un paso y diámetro de rosca que permite acoplar por lo menos una porción del resorte de cerradura 82. El extremo derecho 84 del resorte de cerradura 82 es fijado de manera segura con la lanzadera 60. El extremo izquierdo 86 del resorte 82 es roscado sobre el gusano 80.

El motor 76 es fijado dentro de los montajes de motor 88, 90 en el alojamiento 62 y la cubierta de 64 respectivamente de modo que el motor no se mueve con respecto al alojamiento de cerradura. Cuando el motor es accionado en dirección de las manecillas del reloj (como se ve viendo a lo largo de la flecha del motor desde la izquierda de la figura 5), enrosca el gusano en el resorte, que jala el resorte y la lanzadera 60 hacia el motor para desbloquear el mecanismo de cerradura. Esto se muestra en la figura 10.

Cuando la polaridad del actuador es revertida, el motor es accionado en dirección contraria a las manecillas del reloj y el resorte 82 es accionado en alejamiento del motor por el gusano roscado. Siempre que la ranura de bloqueo 40 esté alineada con el elemento de bloqueo 50 esto accionará el elemento de bloqueo 50 en la ranura de bloqueo 40 para bloquear el mecanismo de cerradura. Este estado bloqueado se muestra en la figura 9.

La ranura de bloqueo 40 estará alineada con el elemento de bloqueo 50 si la manija no es girada parcialmente, es decir, si no está siendo sostenida con un resorte de retorno 46 comprimido y el perno de traba parcialmente retraído. Si la manija está siendo mantenida abierta contra la presión de resorte de retorno cuando el motor es accionado en dirección contraria a las manecillas del reloj, la ranura de bloqueo 40 no estará alineada con el elemento de bloqueo 50. En tal caso, el gusano comprimirá el resorte, almacenando energía en el mismo y mantendrá el elemento de bloqueo 50 contra el perímetro del cubo de cerradura 32 hasta que la manija sea liberada.

Esta posición bloqueada se muestra en la figura 11. Tan pronto como la manija es liberada, el resorte de retorno 46 accionará el cubo de cerradura 32 de regreso a la posición vista en las figuras 9 y 10 y la energía almacenada en el resorte de bloqueo 82 accionará el elemento de bloqueo 50 hacia la ranura de bloqueo 40 para bloquear el mecanismo de cerradura .

El resorte de cerradura 82 está provisto con la forma ilustrada en las figuras 12 y 13. En el extremo izquierdo 86, el diámetro del resorte es reducido en comparación con el diámetro agrandado del extremo derecho 84. Cuando el gusano está en la región de resorte 86, el diámetro del resorte es tal que las espirales del resorte se acoplan a las roscas del gusano. Véase figuras 7 y 8 para referencia a las roscas en el gusano 80 que se acoplan a las espirales del resorte 82. El gusano se muestra sólo genéricamente como un bloque en las figuras 12 y 13 para ilustrar su posición con respecto al resorte. Cuando el gusano gira, una porción de resorte 86 será accionada a lo largo de las roscas del gusano para mover el resorte entero 82. Se evita que el resorte 82 gire por su conexión a la lanzadera 60 y/o el extremo de resorte extendido 92, que se desliza en una ranura correspondiente en el alojamiento del actuador de cerradura 62, 64.

En la región de resorte 84, sin embargo, el diámetro incrementado del resorte de cerradura 82 es tal que el gusano puede girar dentro del resorte sin tener accionar el resorte a la izquierda o a la derecha. Este desacoplamiento entre el gusano y el resorte de cerradura es un primer aspecto de la eficiencia mejorada de la presente invención. Cuando el motor 76 es accionado en dirección contraria a las manecillas del reloj, como se muestra en la figura 12, la lanzadera 60 y el elemento de bloqueo 50 se moverán en alejamiento del motor 76. El gusano 80 entonces desenroscará el extremo del resorte de cerradura 82, desacoplando las roscas del gusano de las espirales del resorte 82 en la región del resorte 86.

Esta acción de desacoplamiento permite que el motor y gusano giren. 0n motor de giro libre consume menos corriente y usa menos potencia que un motor que está detenido y/o que se evita que gire. El motor 76 es accionado por el sistema de control para un ligero exceso del tiempo requerido para asegurarse que el elemento de bloqueo ha alcanzado la posición bloqueada deseada, vista en la figura 12. El tiempo de actuador en exceso, después de que el elemento de bloqueo ha alcanzado la posición bloqueada, requiere muy poco exceso de potencia debido al desacoplamiento de las roscas del gusano de las espiras del resorte.

La acción de desacoplamiento descrita anteriormente también reduce al mínimo el riesgo de que el motor se atore o se atasque en el extremo del resorte. Esto es importante cuando el motor usado es un motor de potencia extremadamente baja, lo que es preferido en esta invención para aumentar al máximo la eficiencia.

Un segundo aspecto de la eficiencia mejorada de la presente invención se puede ver en el diseño del resorte 82 en su extremo de diámetro agrandado 84. Cuando el motor 76 es impulsado en dirección de las manecillas del reloj, como se muestra en la figura 13, el gusano 80 se enroscará en la región de diámetro agrandada 84 en el lado derecho del resorte 82 y el gusano nuevamente se desacoplará del resorte al girar libremente dentro de la región de diámetro agrandada 84 del resorte. Nuevamente, este desacoplamiento reduce consumo de energía e incrementa la eficiencia. También funciona para evitar que el motor y gusano se atoren en el extremo del resorte más cercano a la lanzadera 60.

La figura 6 muestra el resorte 82 con su extremo de diámetro agrandado 84 y extremo de diámetro más pequeño 86. El extremo de diámetro más pequeño 86 se acopla sueltamente al gusano, permitiendo que las roscas del gusano muevan el resorte y lanzadera hacia y en alejamiento de los cubos de cerradura. Este diseño permite que el gusano desacoplamiento del resorte en ambas direcciones. En una dirección, el desacoplamiento se logra accionando el gusano hasta que desenrosca el extremo de espiral de resorte y en la otra dirección, el desacoplamiento se logra agrandando el diámetro del resorte de modo que el gusano gira libremente dentro de las espirales del resorte. Este diseño de doble desacoplamiento mejora la eficiencia al evitar que el motor se detenga y mejora la confiabilidad al disminuir el riesgo de aforamiento.

Las figuras 7 y 8 muestran el gusano 80 y su diseño mejorado, que coopera con el resorte 82 para incrementar la confiabilidad después de que el resorte y. gusano han desacoplado como se describió antes. El gusano 80 incluye un cuerpo 94 y un agujero de flecha central, axialmente orientado 96 que recibe la flecha 78 del motor 76 para montar el gusano en el mismo.

Las roscas del gusano 98 se extienden en una espiral alrededor del cuerpo del gusano 80 y tienen un paso que coincide con el paso de las espirales del resorte 8 *2 en la región del resorte 86 de modo que el gusano puede accionar el resorte a medida que gira.

El rendimiento mejorado del gusano 80 se logra proveyendo las roscas del gusano 80 con un ángulo anterior relativamente "poco profundo" 100 que es menor de noventa grados. Las roscas del gusano empiezan en la superficie 102. Como se mide en un plano perpendicular al eje de rotación (como se muestra en la figura 8) y en relación con una linea tangente 104 al cuerpo del gusano cilindrico, la superficie anterior 102 tiene un ángulo anterior 100 que es significativamente menor de noventa grados.

Se ha encontrado que coh un ángulo anterior de noventa grados (superficie anterior 102 paralela a la linea radial 110 desde el eje del motor en el centro del agujero de flecha 96) el motor girará el gusano tan rápidamente que la rosca del gusano 98 puede no acoplar las roscas del resorte cuando es desacoplado como se describió antes. Cada vez que la superficie anterior 102 se aproxima a la primera espiral del resorte, el contacto es suficiente para empujar elásticamente el resorte en alejamiento del gusano, o rebotar el resorte ligeramente en alejamiento, evitando que el gusano se acople al resorte. La rotación del motor es tan rápida que esta acción de rebote o empuje ocurre repetidamente, una vez cada rotación, y el gusano no se acopla al resorte.

Al hacer el ángulo anterior más somero (menor de noventa grados, medido como en la figura 8), el resorte y gusano se volverán a acoplar de manera más confiable. El ángulo anterior preferido es 45°, sin embargo otros ángulos también funcionarán para mejorar la confiabilidad de reacoplamiento, siempre que sean menores de noventa grados como se definió antes.

Aunque el gusano mostrado en los dibujos es el diseño preferido para esta invención, tipos de gusanos alternativos, tales como un solo pasador que se acopla a las espirales del resorte, o una placa plana para acoplar las espirales también se pueden usar. En la modalidad más altamente preferida de esta invención, sin embargo, el componente que acciona el resorte, siempre que sea un gusano como se muestra, un gusano de un solo pasador u otro tipo de gusano, desacoplará el resorte en cada extremo para permitir que el motor gire libremente y por lo tanto reduzca el uso de energía y reduzca al mínimo la probabilidad de que el componente actuador (gusano, etc.) se atasque en el resorte y sea incapaz de extraerse debido a la potencia baja del motor eficiente usada para lograr eficiencia de energía.

En la figura 5, el actuador de cerradura motorizado se muestra en forma despiezada. En las figuras 2 y 3, se muestra ensamblado en su diseño modular preferido, excepto que la cubierta de alojamiento 64 ha sido removida. En la figura 4, el alojamiento modular entero ha sido removido. Estos dibujos muestran la posición relativa de los componentes internos descritos anteriormente.

Cuando se ensambla por completo, el actuador de cerradura motorizado es una unidad modular que puede ser simplemente colocada en el cuerpo de cerradura como una unidad en lugar de requerir que componentes individuales sean instalados por separado.

Además de mantener los componentes en una unidad modular, el alojamiento del actuador de cerradura se provee con un espaciador 106 en el extremo derecho de la unidad modular y un cojinete de cubo de cerradura 108. Cuando el mecanismo de cerradura es ensamblado, los cubos de cerradura 32, 34 son colocados en lados opuestos del espaciador 106. Cada cubo de cerradura se provee con un rebaje hacia adentro formando un cojinete central 44 que se acopla al cojinete de cubo de cerradura que se proyecta hacia afuera 108.

El alojamiento y su cojinete de cubo de cerradura están hechos preferiblemente de plástico para proveer una superficie de cojinete áspera y silenciosa alrededor del perímetro del cojinete 108 en donde giran los cubos de cerradura. Al integrar los cubos de cerradura en el actuador de cerradura modular, la alineación axial de la flecha del motor 78 con el eje de rotación de los cubos de cerradura se asegura.

El diseño modular también asegura que el eje del motor es alineado con el movimiento deslizable del elemento de bloqueo 50. Al alinear el eje del motor con el movimiento deslizable de la pieza de bloqueo, la fricción se reduce significativamente en comparación con los diseños de la téenica anterior en los cuales el eje del motor es descentrado del eje de movimiento de la pieza de cerradura. Esta alineación asegura que toda la fuerza producida por el motor se usa para lograr el movimiento deseado de la pieza de cerradura, en lugar de ser parcialmente desperdiciada al moverse a través de un varillaje, o un brazo de resorte descentrado, u otro mecanismo que transfiere la fuerza del motor al elemento de bloqueo.

Cuando el movimiento de la pieza de bloqueo y el eje del motor no están alineados, es necesario usar una palanca, un brazo de resorte o similar para transferir la fuerza del motor. Anteriormente se ha creído que ha sido necesario usar dicho diseño de motor descentrado para proveer suficiente espacio para un motor suficientemente potente para mover el elemento de bloqueo. El diseño de motor descentrado de la téenica anterior típicamente ubica el motor por abajo de la línea de deslizamiento del movimiento del elemento de bloqueo - en el área marcada "A" de la figura 1. Un varillaje, tal como un brazo de resorte se usa entonces para mover el elemento de bloqueo en el movimiento deslizable deseado.

Se ha encontrado que al colocar el motor en la posición axialmente alineada mostrada en los dibujos, la potencia requerida es reducida, y la reducción en requerimientos de potencia permite que se use un motor más pequeño, que entonces permite que el motor se ajuste dentro del espacio limitado para el motor mostrado en la figura 1. Por lo tanto, el efecto de esta alineación es una reducción significativa en requerimientos de potencia del motor al eliminar la fricción mecánica.

De manera más específica, con el diseño en línea, el motor ha sido reducido de cinco voltios a dos voltios. La presente invención es útil como un diseño de reemplazo de solenoide con componentes electrónicos de control incorporados dentro del alojamiento de cerradura 10 y como un reemplazo para diseños motorizados.

En el aspecto de reemplazo de solenoide, como se describirá más adelante, la tarjeta de control montada dentro del alojamiento de cerradura 10 simula el rendimiento de un solenoide al almacenar energía eléctrica, en lugar de energía de resorte, para regresar la cerradura a una posición predeterminado cuando la potencia es removida, de la misma manera que un solenoide regresa a su posición predeterminado cuando la potencia es removida.

La reducción en requerimientos de potencia del diseño en línea da por resultado una reducción en el almacenamiento de energía requerida, que reduce costos y típicamente permite que un componente de almacenamiento de energía más pequeño, tal como un capacitor, se use. Esto es ventajoso ya que el espacio dentro del alojamiento de cerradura 10 es extremadamente limitado.

Se entenderá que aun cuando las cerraduras de solenoide típicamente tienen acceso a cantidades significativas de potencia - como se requiere para accionar un solenoide, cuando son reemplazadas con la presente invención, la reducción en el uso de potencia es aún deseable a medida que aumenta la eficiencia de energía de cualquier edificio en el cual se instalen las cerraduras.

El módulo de actuador de cerradura en línea descrito anteriormente también se puede usar para reemplazar actuadores de cerradura motorizados existentes menos eficientes en donde el motor no está "en línea" y está descentrado de la línea de movimiento del elemento de bloqueo. Las cerraduras motorizadas se usan convencionalmente en aplicaciones energizadas con batería. La eficiencia incrementada del diseño en línea descrito anteriormente permite un aumento significativo en la vida de la batería en dichas aplicaciones.

Haciendo referencia a la figura 1, el cubo de cerradura 32 tiene un radio 112 de aproximadamente 15.24 mm. El elemento de bloqueo 50 requiere espacio 114 que sea aproximadamente igual a la anchura de la cerradura a 22.86 mm. Esto impone severas limitaciones sobre el espacio disponible 116 para un actuador de cerradura motorizado en línea. En el diseño más altamente preferido, el actuador de cerradura que incluye el motor 76, flecha de motor 78, gusano 80, resorte de cerradura 82 y la porción de la lanzadera antes de que el elemento de bloqueo deba ajustarse dentro del espacio del actuador de cerradura 116.

En el diseño preferido, el espacio del·actuador de cerradura 116 es menor que 31.75 mm y será menor de 50.8 mm aun cuando el diseño alternativo visto en la figura 14 se utilice, en el cual el actuador de cerradura motorizado en línea es cambiado de horizontal hacia abajo en el espacio marcado "A" en la figura 1.

Cabe ruotar que incluso en el diseño angular de la figura 14, el eje del motor está directamente en línea con el movimiento deslizable del elemento de bloqueo. Esto produce una fuerza muy balanceada sobre el elemento de bloqueo deslizable 50. El elemento de bloqueo se desliza dentro de la pista definida por el alojamiento modular alrededor del mismo, pero la pista casi no provee fuerza sobre el elemento de bloqueo debido al diseño balanceado.

Puesto que el elemento de bloqueo 50 está alineado con la fuerza de accionamiento, se puede decir que flota dentro de los limites de la pista en contraste con diseños de motor descentrados en donde se requiere que la pista restrinja el elemento de bloqueo que es movido con una fuerza descentrada derivada del motor descentrado. Esta acción de flotación produce la eficiencia del diseño de la presente, permitiendo que la potencia del motor reducida como fricción se reduzca. Esto, a su vez, permite que el motor sea más pequeño y menos potente que diseños de motor anteriores, lo que entonces permite que el motor se ajuste dentro del espacio muy limitado disponible.

Aunque la modalidad preferida usa alojamiento de actuador de cerradura 62 y cubierta 64, la invención del actuador de cerradura en linea también se puede implementar con componentes individualmente montados como se muestra en las figuras 17 y 18.

En la figura 17, el motor está directamente montado a una tarjeta de circuito 118 montada dentro del alojamiento de cerradura 10 con terminales 120 que pueden ser directamente soldadas a la tarjeta 118 o insertadas en un conectar montado sobre la misma.

En la figura 18, el motor 76 está provisto de alambres flexibles 122, 124 que conducen a un conector 126. Aunque se pretende que las figuras 17 y 18 ilustren un diseño no modular, también se pueden ver como muestran posibles interconexiones eléctricas para el diseño modular, excepto que el alojamiento del actuador de cerradura 62 y la cubierta del alojamiento del actuador de cerradura 64 han sido omitidos para claridad. Las posibles interconexiones eléctricas son sustancialmente las mismas.

En las modalidades mostradas en las figuras 17 y 18, un resorte de diámetro constante convencional 82' se muestra en lugar del resorte dos diámetros 82 anteriormente descrito. Se puede ver que el gusano se acopla al resorte 82' en ambos extremos del resorte. Cuando el gusano es accionado en dirección contraria a las manecillas del reloj, queda libre del extremo izquierdo del resorte 82'. Sin embargo, cuando el gusano es accionado en dirección de las manecillas del reloj, accionará a la derecha y se detendrá contra la lanzadera 60.

Aunque el resorte 82' funcionará, no provee las ventajas de potencia reducida del diseño preferido en el cual el gusano gira en forma libre en ambos extremos debido al diámetro agrandado del resorte 82 en el extremo 84. Además, el resorte 82' presenta algún riesgo de que el gusano accione tan apretadamente en las espirales del resorte en el lado derecho que tenga potencia insuficiente para ser extraído cuando se revierta, conduciendo a mal funcionamiento.

En diseños motorizados convencionales, los problemas de atoramiento o falla para re-acoplar son de preocupación suficiente que aun cuando el uso de potencia de batería es críticamente importante, el motor de cerradura es accionado dos veces por el sistema de control motorizado para asegurar que el elemento de bloqueo sea accionado al lugar correcto. La presente invención tiene el rendimiento mejorado de modo que este doble accionamiento no es requerido. Esto ayuda a una eficiencia adicional a la presente invención en comparación con diseños motorizados convencionales.

El conector 126 en la figura 18 está diseñado en la presente invención para conducir a una tarjeta de circuito montada dentro del alojamiento de cerradura 10 cuando la presente invención está en su aspecto de reemplazo de solenoide para simular operación de solenoide. Sin embargo, los alambres 122 y 124 se pueden hacer mucho más largos para ser conectados externamente a un sistema de control motorizado impulsado por batería si la cerradura se ha de usar con un controlador de actuador de cerradura motorizado convencional .

Como se describirá más adelante, en la modalidad de reemplazo de solenoide, la tarjeta de circuito 118 proveerá señales de control para simular la operación de un solenoide. De manera más especifica, tendrá ^un componente de almacenamiento de energía eléctrico, tal como un capacitor, supercapacitor, batería o similar que almacene suficiente energía para accionar el sistema de actuador de motor de alta eficiencia a un estado predeterminado cuando detecta que la potencia es removida de la cerradura.

Este diseño permite que la cerradura 10 simule perfectamente una cerradura de solenoide y funcione como un reemplazo de caída para una cerradura de solenoide, sin ningún cambio al sistema de control eléctrico de tipo solenoide para la cerradura.

Además, el circuito de simulación de solenoide dentro del alojamiento de cerradura 10 está diseñado para ser fácilmente conmutable entre "seguro al fallar" y "de seguridad al fallar" al colocar un interruptor o puente o equipo de software sobre el circuito de control dentro del alojamiento de cerradura 10. Además, el sistema de potencia está diseñado para aceptar tanto 12 como 24 voltios. De esta manera, una sola cerradura de conformidad con la presente invención es capaz de ser usada en cualquiera de los cuatro sistemas de cerradura de solenoide convencionales. Puede funcionar ya sea como "seguro al fallar" o "de seguridad al fallar" ya sea a 12 o 24 voltios. Esto reduce inmediatamente requerimientos de inventario y errores en el suministro de una cerradura equivocada a un cliente mientras se simplifica la fabricación y se permiten cambios fáciles en el campo para acomodar diferentes aplicaciones para una cerradura de solenoide.

Puesto que la cerradura aparece para un sistema de control de cerradura de solenoide externo exactamente como una cerradura de solenoide, puede ser intercambiado con una cerradura de solenoide y usado con otras cerraduras de solenoide. En particular, se puede usar para reemplazar cerraduras de solenoide que son continuamente mantenidas en el estado de "encendido" del solenoide, mientras que las cerraduras de solenoide que están normalmente en su estado apagado predeterminado pueden ser retenidas. Esto reduce significativamente el consumo de energía del sistema de cerradura completo sin necesidad de reemplazar el sistema de control de solenoide o aquellas cerraduras de solenoide que operan de manera más eficiente en su estado de "apagado" predeterminado.

La figura 16 provee una sección transversal a través de la cerradura en la figura 1 mirando hacia arriba hacia el actuador de cerradura motorizado en línea de la presente invención. En el aspecto preferido de esta invención, el alojamiento de cerradura 10 incluye una tarjeta de circuito de control 128 rebajada en la placa de cubierta 24. Componentes, tales como los componentes 130 y 132, son montados preferiblemente en la superficie sólo en un lado de la tarjeta de circuito 128 de modo que el lado posterior es sustancialmente plano y se ajusta en el rebaje de forma correspondiente en la cubierta del alojamiento de cerradura 24.

La tarjeta de circuito preferiblemente usada con esta invención es del tipo rebajado en la placa de cubierta de cerradura 24 como se describe en la Solicitud de Patente de E-.U.A. pendiente con No de Serie 12/712,643, presentada el 25 de febrero de 2010, que es incorporada aquí por referencia. La tarjeta de circuito también se puede proveer con uno o más sensores montados en la misma, que puede extenderse hacia arriba hacia la cerradura para detectar la posición de componentes de cerradura.

Alternativamente, sensores, tales como los sensores 136 y 138, pueden ser montados en una segunda tarjeta de circuito 134, como se muestra en la figura 16 y la figura 1. La segunda tarjeta de circuito es conectada a lo largo de un borde de la primera tarjeta de circuito de control 128. Los sensores 136 y 138 son después colocados adyacentes a los cubos de cerradura 34 y 32. Los cubos de cerradura se proveen preferiblemente con imanes y los sensores son interruptores magnéticamente sensibles o sensores de efecto Hall que detectan cuando se han girado los cubos.

El espacio adicional detrás de la tarjeta de circuito de sensores 134 está disponible para un capacitor u otro mecanismo de almacenamiento de energía 140, tal como una batería o similar. El mecanismo de almacenamiento de energía 140 se usa para simular la operación de la cerradura de solenoide al almacenar energía necesaria para accionar el motor y operar el circuito de control en las tarjetas de circuito. Cuando la potencia entrante es removida de la cerradura, el circuito de control detecta este cambio y usa potencia restante del componente de almacenamiento de energía 140 para accionar el mecanismo de cerradura del motor al estado predeterminado deseado.

Esta operación se describe en la figura 15, que muestra cómo el circuito de control del mecanismo de cerradura simula una cerradura de solenoide. Se provee potencia a la cerradura de una manera convencional en la entrada de potencia y control combinados de tipo solenoide 142. La potencia .y control se combinan en un sistema de control de tipo solenoide porque la potencia se aplica sólo cuando la cerradura de solenoide ha de moverse a su estado no predeterminado.

La potencia aplicada será ya sea de 12 o 24 voltios y moverá la cerradura al estado no predeterminado cuando la potencia es aplicada y al estado predeterminado cuando la potencia es removida ("seguro contra falla" o "de seguridad al fallar"). Para simular la función de una cerradura de solenoide, la potencia es almacenada de modo que la cerradura pueda regresar al estado predeterminado cuando la potencia es removida.

La potencia desde el punto de entrada 142 se aplica a un circuito de acondicionamiento y distribución de potencia 144. El circuito de acondicionamiento y distribución de potencia 144 envía potencia al mecanismo de almacenamiento de energía 140, a un microcontrolador 148 y a través de un puente en H 150 (bajo el control de microcontrolador 148) al motor 76.

El circuito de acondicionamiento y distribución de potencia 144 asegura que los picos de potencia no dañen el circuito. Acepta tanto 12 y 24 voltios y convierte los mismos a un voltaje más bajo para accionar el microcontrolador 148 y el motor 76, que es preferiblemente un motor CC de 2 voltios, y realiza otras tareas de control de potencia típicas.

Cuando se simula una cerradura de solenoide, el punto de entrada 142 sólo se proveerá con potencia cuando el sistema de control de solenoide conectado al mismo desee que la cerradura accione al estado no predeterminado. El estado predeterminado es determinado por un interruptor 146 montado en la tarjeta de circuito 128, que es accesible desde el exterior de la cerradura para establecer el tipo de cerradura de solenoide ("seguro al fallar" o "de seguridad al fallar") que la cerradura ha de simular. El interruptor mostrado en los dibujos puede ser montado en cualquier lugar conveniente deseado. Puede sobresalir a través de una abertura en la caja de cerradura para permitir que sea cortada fácilmente. Se puede operar insertando un alambre a través de una abertura, moviendo un puente en la tarjeta de circuito, cambiando una configuración de software o por cualquier otro tipo conocido de método de conmutación.

El microcontrolador 150 esperará hasta que se haya almacenado suficiente potencia en el mecanismo de almacenamiento de energía 140 para asegurarse que la cerradura pueda regresar a su estado "seguro al fallar" o "de seguridad al fallar" predeterminado preestablecido'antes de que el motor 76 sea accionado. Una vez que el microcontrolador determina que el mecanismo de almacenamiento de energía 140 tiene suficiente energía para regresar la cerradura a su estado predeterminado, accionará el motor 76 a través de puente en H 150 al estado no predeterminado (determinado por el conmutador seleccionable 146 monitoreado por el microcontrolador 148). El puente en H 150 permite que el motor CC altamente eficiente 76 sea accionado en cualquier dirección.

Debido a que el circuito de acondicionamiento de potencia convierte tanto 12 como 24 voltios a voltajes de operación más bajos deseados, y debido a que el circuito puede ser fácilmente conmutado entre "seguro al fallar" y "de seguridad al fallar", un mecanismo de cerradura único puede funcionar como cualquiera de las cuatro cerraduras de tipo solenoide convencionales actualmente fabricadas y mantenidas en inventario.

También es posible integrar las funciones de cerraduras motorizadas en la circuiteria de la tarjeta de circuito de control primario 128. Esto hace que la presente invención sea útil en aplicaciones sin solenoides accionadas por batería y permite que una sola cerradura realice todas las funciones de los cinco tipos principales de cerraduras (cuatro solenoides y una motorizada). Esto reduce significativamente costos de fabricación e inventario.

Aunque la presente invención se ha descrito en particular, junto con una modalidad preferida específica, es evidente que muchas alternativas, modificaciones y variaciones serán evidentes para los expertos en la téenica a la luz de la descripción anterior. Por lo tanto, se contempla que las reivindicaciones anexas abarcarán cualquiera de dichas alternativas, modificaciones y variaciones a medida que caigan dentro del alcance verdadero y esencia de la presente invención.

Por lo tanto, habiéndose descrito la invención, lo que se reivindica es:

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un actuador de cerradura para montarse dentro de un alojamiento de cerradura que comprende: un motor reversible que tiene una flecha que define un eje del motor; un gusano accionado por el motor; un resorte de cerradura que puede ser acoplado por el gusano; un elemento de bloqueo deslizable movible desde una posición bloqueada a una posición desbloqueada, el elemento de bloqueo siendo conectado al resorte de cerradura, el movimiento deslizable del elemento de bloqueo definiendo un eje de deslizamiento en alineación axial con el eje del motor; el resorte de cerradura que acciona el elemento de bloqueo a la posición bloqueada cuando el motor gira en una primera dirección, el resorte de cerradura accionando el elemento de bloqueo a la posición desbloqueada cuando el motor gira en una dirección opuesta y el resorte de cerradura almacenando energía para mover subsiguientemente el elemento de bloqueo cuando el elemento de bloqueo es bloqueado de movimiento a la posición bloqueada; y un circuito de control montable al alojamiento de cerradura y conectable a una entrada de potencia y control combinada de tipo solenoide para controlar el motor y simular una cerradura de solenoide al accionar el elemento de bloqueo a un estado bloqueado o desbloqueado no predeterminado cuando se aplica potencia y a un estado bloqueado o desbloqueado predeterminado cuando la potencia es removida, el circuito de control incluyendo un microcontrolador, un mecanismo de almacenamiento de energía y un interruptor conectado al microcontrolador para seleccionar el estado bloqueado o desbloqueado predeterminado de la cerradura.

2. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 1, en donde el circuito de control es operable en 12 voltios y 24 voltios para operar en sistemas de control de solenoide de 12 voltios y 24 voltios.

3. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 1, que además incluye un alojamiento de actuador de cerradura que tiene el motor, gusano, resorte de cerradura y elemento de bloqueo montados en el mismo, el alojamiento de cerradura proveyendo un actuador de cerradura modular.

4. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 1, · en combinación con un alojamiento de cerradura que tiene un tamaño correspondiente a un alojamiento de cerradura de solenoide para una cerradura de solenoide en donde: el alojamiento de cerradura incluye un cubo de cerradura giratorio que define un eje de rotación del cubo de cerradura; el motor, gusano, resorte de cerradura, elemento de bloqueo y circuito de control están montados dentro del alojamiento de cerradura; el eje de deslizamiento de cerradura y el eje del motor son perpendiculares al eje de rotación del cubo de cerradura; y el circuito de control es operable en 12 voltios y 24 voltios para operar en sistemas de control de solenoide de 12 voltios y 24 voltios.

5. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 4, en donde el eje de deslizamiento y el eje del motor son sustancialmente horizontales dentro del alojamiento de cerradura y el actuador de cerradura tiene una longitud horizontal desde el motor al elemento de bloqueo cuando el elemento de bloqueo es retraído de menos de 50.8 milímetros para ajustarse horizontalmente en el alojamiento de cerradura entre el cubo de cerradura y una pared vertical del alojamiento de cerradura.

6. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 4, en donde el eje de deslizamiento y eje del motor son sustancialmente horizontales dentro del alojamiento de cerradura y el actuador de cerradura tiene una longitud horizontal desde el motor al elemento de bloqueo cuando el elemento de bloqueo es retraído de menos de 31.75 milímetros para ajustarse horizontalmente en el alojamiento de cerradura entre el cubo de cerradura y una pared vertical del alojamiento de cerradura.

7. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 1, en donde el motor es un motor CC operable en menos de cinco voltios.

8. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 1, en donde el circuito de control incluye circuiteria para simular una cerradura motorizada y es operable en 12 voltios y 24 voltios para simular cerraduras de solenoide de 12 y 24 voltios, el circuito de control siendo controlable por un sistema de control de cerradura motorizado y por un sistema de control de cerradura de solenoide, para permitir que el actuador de cerradura simule cinco actuadores de cerradura posibles, incluyendo cuatro actuadores de _cerradura de solenoide y un actuador de cerradura motorizado.

9. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 1, en donde el gusano incluye roscas que se acoplan a espirales de resorte de cerradura y las roscas del gusano se desacoplan de las espirales del resorte de cerradura después de que el motor gira en la primera dirección para accionar el elemento de bloqueo a la posición desbloqueada y las roscas del gusano también se desacoplan de las espirales del resorte de cerradura después de que el motor gira en la dirección opuesta para accionar el elemento de bloqueo a la posición desbloqueada.

10. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 9, en donde el resorte de cerradura es agrandado en un extremo para permitir que las roscas del gusano se desacoplen de las espirales del resorte de cerradura en el extremo agrandado del resorte de cerradura.

11. El actuador de cerradura de conformidad con la reivindicación 1, en donde el gusano incluye roscas que tienen un ángulo anterior para acoplar los resortes de cerradura de menos de noventa grados.

12. Un actuador de cerradura para montarse dentro de un alojamiento de cerradura que tiene un cubo de cerradura giratorio, el actuador de cerradura comprendiendo: un alojamiento de actuador de cerradura montable dentro del alojamiento de cerradura; un motor reversible montado dentro del alojamiento del actuador de cerradura, el motor teniendo una flecha que define un eje del motor; un gusano accionado por el motor; un resorte de cerradura que puede ser acoplado por el gusano; un elemento de bloqueo deslizablemente montado dentro del alojamiento del actuador de cerradura y movible desde una posición bloqueada para evitar la rotación del cubo de cerradura y una posición desbloqueada que permite la rotación del cubo de cerradura, el elemento de bloqueo siendo conectado al resorte de cerradura, el movimiento de deslizamiento del elemento de bloqueo definiendo un eje de deslizamiento en alineación axial con el eje del motor; y el resorte de cerradura accionando el elemento de bloqueo a la posición bloqueada cuando el motor gira en una primera dirección, el resorte de cerradura accionando el elemento de bloqueo a la posición desbloqueada cuando el motor gira en una dirección opuesta y el resorte de cerradura almacenando energía para mover subsiguientemente el elemento de bloqueo cuando el elemento de bloqueo es bloqueado de moverse a la posición bloqueada; el motor de cerradura, gusano, resorte de cerradura y elemento de bloqueo siendo montados dentro del alojamiento del actuador de cerradura e instalables durante la fabricación como un actuador de cerradura modular. RESUMEN DE LA INVENCION Un actuador de cerradura motorizado en línea es montable dentro de un alojamiento de cerradura para impulsar un elemento de bloqueo deslizable entre una posición bloqueada y una posición desbloqueada. El actuador de cerradura incluye un motor reversible que tiene una flecha con un gusano en la misma para accionar un resorte de cerradura, que acciona el elemento de bloqueo. El movimiento de deslizamiento del elemento de bloqueo está alineado axialmente con el eje del motor para reducir sustancialmente la fricción. El actuador de cerradura es preferiblemente modular y simula un actuador de cerradura de solenoide con un circuito de control. El circuito de control es conectado para accionar el motor que es conmutable para predeterminar a una posición bloqueada o una posición desbloqueada y simular un actuador de cerradura de solenoide de tipo "seguro al fallar" o "de seguridad al fallar".