CN101289907A - 机电推闭式锁 - Google Patents

Abstract

一种机电推闭式锁，具有设置在壳体内沿直线移动的锁舌，该锁舌可向外偏压到伸出位置。电动机操纵凸轮来改变锁舌的位置从而将它缩入壳体内。电子电路板在外部的控制信号控制下控制电动机的运转。该电路板还检测锁舌的位置从而当锁舌完全地缩回时停止电机的运转。锁舌装配能改变形式以使锁舌伸出从而可在多个可选择的方向上移动。

Description

机电推闭式锁

本申请是申请日为2006年5月29日、申请号为200610093710.9、申请人为索斯科公司、发明名称为“机电推闭式锁”的发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求在2005年5月29日申请的关于机电推闭式锁美国临时申请60/686,036的优先权，并且把那个申请所公开的内容引为参考。

技术领域

本发明是关于推闭式锁，特别是一种用于开启推闭式锁的释放机构。

背景技术

普通的推闭式锁具有一斜削的、倾斜端部、叶片形锁舌或杆状锁舌。这些锁舌被弹簧偏压到闩住/闭锁位置，其中锁舌从锁壳体向外伸出。当推闭式锁的锁舌碰撞撞片时，倾斜力会向里推动锁舌克服弹力直到锁舌与撞片间开，其中在弹簧压锁舌到其伸出位置后锁就闩住。

带有一枢转叶形撞片的锁芯柱塞能作为撞片和提供钥匙锁的功能，其中推闭式锁处于独立的外壳内。当使用被动式的撞片时，回缩把手可插入锁舌壳体中以克服锁舌向外的偏动弹簧而缩回锁舌。锁芯柱塞能被使用代替回缩把手，其中当钥匙旋转柱塞时，一连杆将锁舌缩入壳体内。

另一方面，已经用操作杆代替把手或锁芯柱塞以克服它的偏动弹簧的力将锁舌缩入壳体内。

随着更多安全系统的出现，利用在闩住时就锁闭的推闭式锁是合乎需要的。由于有这种推闭式锁，操作推闭式锁即遥控操作锁也变成合乎需要的。这种遥控操作的、推闭式锁是电动操作的，因此为机电装置。遥控启动能通过由保卫或安全办事员操作的电信号按钮或由在公寓大楼的一房间的居住者操作的电信号按钮，或通过由密码输入板或接触式读卡器产生的信号操作。该电子信号致使锁舌缩回，以便门可被开启。

一般来说，锁上的启动装置是电磁体或螺线管。当电流通过时，锁舌缩进壳体内于是能门打开。当电流停止时偏动弹簧施加压力使锁舌到伸出位置。

这些电动操作的、先前的机电推闭式锁由于耐久性和工作不稳定，已经由于按钮操作者看不见门和正操作的锁，电接触信号的时机和时间的长短的控制已经出现问题，例如，如果门在锁舌缩回之前拉起，锁舌就被束缚而且螺线管触发器不能缩回锁舌。不同的装置限制了锁壳体的尺寸从而限定了电磁触发器或螺线管的强度和容量。

所要求的是一种平稳操作并且具有一个控制锁舌运动的操作器的锁。

进一步需要一种容易地变换结构以安装在多种不同设备上的锁。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种在输入控制信号的控制下能远距离操作的机电推闭式锁。该锁具有一个弹簧加载(偏压)的沿直线缩回的锁舌。当不被控制缩回时，锁舌被弹簧偏压到它的正常伸出位置。当施加足够力量以克服弹簧偏压时，锁舌能从伸出位置自由地缩入一个壳体内。该锁舌，其是叶片或杆状，具有一个斜削的或倾斜端，其作用于一撞片以克服弹簧力移动锁舌。因此该锁被用作推闭式锁。

一直流电动机连结到变速箱以旋转凸轮，当发控制信号给电机时，凸轮接合锁舌并将锁舌缩入锁舌壳体内。在没有电进一步施加到电机的情况下，锁舌能保持在缩回位置，这时由于锁舌被检测到到达适当的位置电机停止。

对于多种保持件，这个推闭式锁可被操作以提供不同的闩住功能。当相对于固定保持件或封套切槽操作时，一个简单的自动推闭式锁住实现从而实现″锁″功能。当相对于在锁芯柱塞上的一个可旋转凸缘操作时，能起到钥匙锁的自动补偿功能。

该锁具有一个多部分的壳体，其容纳电机、一个连接到控制电机操纵器并且感应该锁舌位置的电路板、一个连接电机到一个凸轮的变速箱、以及一个凸轮其用来使锁舌沿直线移动。锁舌以及它的偏压弹簧装在一个可分式壳体部件内。锁舌壳体安装有锁舌，其相对于该壳体的电机和变速箱部分在任何三个方向上延伸和操作。这三个位置容许锁舌从壳体端部纵向、或横向向右或向左伸出。

变速箱的输出齿轮有一个与它相关联的带肋或齿的轮毂。凸轮紧压在那个轮毂上并被驱动即旋转。凸轮接合锁舌内的一开口或凹处。当输出齿轮旋转时，轮毂旋转凸轮以驱动锁舌沿直线往复运动。当锁舌壳体方向从纵向变到横向向右或向左时、凸轮从轮毂移走并且按照锁舌的重定方位再调整。

小型直流电动机供电以操作锁。变速箱提供齿轮减速系统以将电机转速从大约每分钟8000转减小到大约每分钟60转并且可以用从电机中获得数倍的扭矩来操作锁。一个电路板监控输出齿轮的位置和凸轮的位置，最终监控锁舌的位置。这个电路板给控制锁舌位置即锁的状态的电机供电。

电路板还包括二元的位置传感器以提供一反馈信号给控制器电路以确定锁的两个位置。锁有两个工作位置，这些是锁舌完全伸出位置和锁舌完全缩回位置。这两个位置被输出齿轮上的两个不同尺寸的孔限定和感应。电路板上的两个传感器检测孔的出现并判定它是较大的孔还是较小的孔。其中一个传感器被用作一位置传感器以在任意位置停止电机。另一个传感器被用作一位置传感器以检测是否齿轮从而锁舌到达位置“1”或“2”。位置传感器仅仅检测两个孔的较大孔并藉此区分位置1和2。输出齿轮在位置1时，锁舌在和/或能在它的偏动弹簧的力量下充分伸展，而且仅仅终点传感器检测一孔(小孔)。输出齿轮在位置2时，锁舌在缩回位置，并且终点传感器和位置传感器检测一个孔(较大孔)。

当收到改变锁位置的信号时，电路延迟到最初忽略起始孔并且在短暂延时后开始感应新的终点和位置。

传感电路可能改变以提供同样的功能。例如，仅仅需要一个在输出直齿轮上的孔和能分别配置成180度的传感器。本设计运用红外线和红外传感器。可选择的，霍尔效应传感器能使用或适于尺寸和电力运用的其它类型的传感器。如果不需要位置反馈，只需要用一个位置传感器。

变速箱输出直齿轮和凸轮是两个单独的部件其配置在相互与锁舌壳体方向有关的不同的关键位置。考虑到尺寸，使输出齿轮和与凸轮模制为一个整体是可取的，在不同的锁舌壳体方向之间转换时需要三个不同的输出齿轮。

本发明的齿轮传动、凸轮操作的推进式锁的原理同样适用于需要较少电力的小型锁和需要更多电力的较大型的锁。

变速器相对于凸轮/锁舌的布置能改变以适应不同的装配和空间限制。变速器的齿轮数目取决于选择的电机、电动机转速、和需要增大的扭矩以在实际工作条件和耐久性下成功控制锁舌位置。

在有些情况下，使用一个无需重新定位的锁舌壳体是合乎需要的。

附图说明：

本发明的特征、优点与操作将变得明显并且通过阅读下列结合附图的发明的详细说明更进一步理解，其中同样的数字表示同样的部件，其中：

图1机电的推闭式锁的透视图；

图2是本发明的锁的局部除去的透视图，其装在机壳内并具有可旋转的锁芯柱塞，叶片保持件旋转到打开/关闭位置；

图3是锁以及图2的机壳的局部除去的透视图，此处锁的锁舌与保持件啮合以锁住机壳；

图4是锁以及图2的机壳的一个局部透视图，此处锁缩回因此机壳门能随意打开；

图5是锁以及图2机壳的一个局部透视图，此处锁保持在缩回位置而且机壳门打开；

图6是锁以及图2的机壳的一个局部透视图，此处锁舌在其弹簧的偏置力下释放并延伸而且机壳门相对于锁锁舌保持件准备关闭；

图7本发明的机电锁的分解透视图；

图8是图1中带有供左旋操作重新定位的锁舌壳体的锁的透视图；

图9是图1中的带有供右旋操作重新定位的锁舌壳体的锁的透视图；

图10a-10f分别是图1的锁的俯视、仰视、右侧、左侧、锁舌端部、以及相对的端视图；

图11是图8的锁的左旋操作的锁舌方向的俯视图；

图12是图9的锁的右旋操作的锁舌方向的俯视图；

图13是在纵向锁舌操作时的锁的锁舌壳体部分的部件分解图；

图14是左旋操作/导向时的锁的锁舌壳体部分的部件分解图；

图15是右旋操作/导向时的锁的锁舌壳体部分的部件分解图；

图16是图7的电机、齿轮以及凸轮传动的右视图；

图17是图16的电机、齿轮以及凸轮传动的左视图；

图18是锁的一顶部的方向剖面图，其锁舌在弹簧压力下释放延伸，如图18a中所示；

图18a是如图18表示的右向剖面图；

图19是锁的顶部的方向剖面图，其锁舌在碰撞时缩回，如图19a所示；

图19a是如图19表示的右向剖面图；

图20是锁的顶部方向剖面图，其锁舌经由电机、齿轮以及凸轮传动缩回，如图20a所示；

图20a是如图20表示的右向剖面图；

图21是图21a所示的锁的底侧方向的剖面图、其中锁位于和图18a相同的位置；

图21a为如图21所示的右向剖面图；

图22是图22a所示的锁的顶部方向的剖面图、其中锁的位置和图20a中所示的位置相同；

图22a是如图22表示的右向剖面图；

图23a-23c分别是第一齿轮的透视、仰视以及侧视图；

图24a-24c分别是第二齿轮的透视、仰视以及俯视图；

图25a-25c分别是第三齿轮的透视、仰视以及俯视图；

图26a-26c分别是第四齿轮的透视、仰视以及俯视图；

图27a-27c分别是第五齿轮的透视、仰视以及俯视图；

图28a-28c分别是图7中的凸轮的透视、仰视、以及俯视图；

图29a-29g分别是图7的锁的俯视、仰视、右侧、左侧、倾斜端部以及相对的端视图；

图30a-30c分别是图7中的电路板的透视、俯视和仰视图；

图31是图7中的电机的透视图；

图32a-32c分别是电动机小齿轮的透视、外侧、以及内侧端视图；

图33是外壳底部的内部透视图；

图34是装入电机以及简速的第一至第四齿轮的外壳外侧的透视图；

图35是装入弹簧、输出/第五齿轮、凸轮、以及锁舌的锁舌壳体的外侧的透视图；以及

图36a-36c分别是锁舌壳体的俯视、仰视以及锁舌开口侧视图。

具体实施方式

本发明是一种机电的、齿轮传动的、凸轮操纵的、推闭式锁舌锁、其具有一锁舌壳体部分锁，该壳体相对于主壳体有选择地改变锁舌方向。在电路板的控制下一直流电动机驱动齿轮，该电路板具有锁舌/凸轮位置传感器并且反馈信号给该板上的电动机控制器。电动机控制器电路通过一微处理器电路来实现，该微处理器电路能够控制该电机有选择地把锁舌传动凸轮定位在两个位置中的一个上，在该位置上藉此有选择地容许锁舌是缩回或在弹簧压力下释放延伸。弹簧力不足以克服电机和齿轮的惯性，因此在没有电机电力的情况下锁舌可能保持在缩回位置。微处理器经由一电路板连接器接收输入信号。

推闭式锁41，如图1所示，具有一个三部分壳体，带有一底座43、一电机和变速箱壳体45、和一锁舌壳体47。锁舌49在锁舌壳体47中沿直线操作。

锁41可安装在机壳、大门或盒子上。在图2中，它安装在机壳51的壳壁上并且和一个带有叶片状撞片55的锁芯柱塞53协同作用。

当锁舌自由移动时，如图3，它与普通的推紧式锁的锁舌一样自由地操作，当偏动弹簧偏压力时锁舌49啮合锁舌片55。当输入给微处理器的信号使得控制信号操纵电机时，即使锁芯柱塞53的钥匙不旋转，锁舌49从锁芯柱塞的撞片55中缩回，如图4所示。

随着锁舌机电地缩回，机壳门随意打开，如图5所示。当机壳51的门关闭时，随着锁舌叶片阻断锁舌49的倾斜端，锁作为一个推闭式锁锁住，如图6所示。

图7所示是锁41的部件分解图。外壳底座43为模制结构，带有一系列的枢轴、穿越开口和有支座的结构。电机和变速箱壳体45固定在带有至少四个螺钉57的外壳底座43上。电路板59制成成适合固定进入外壳机座43内的形状。连接器61、微处理机芯片63、和一对红外传感器65、67被安装在电路板上。

一小型直流电动机69设置在电路板59上。来自微处理器63的控制信号控制电机69在一个方向上旋转。

电机69的输出轴带有小齿轮71，其与带有5个减速齿轮73、75、77、79、81的变速箱啮合。这些齿轮中的前四个齿轮(73、75、77、79)安装在三个齿轮轴83上，该三个齿轮轴83设置在外壳座45内的各自的轴孔座85上并且向上延伸到电机和封装电机69、电路板59以及前四个齿轮73、75、77、79的变速箱外壳45。第四齿轮79和第五齿轮81装在电路板下的外壳座43上。

第五齿轮81，作为输出齿轮位于衬套87上，其设置在外壳座43的凸台89上。输出齿轮81有一在中心向上突出的轮毂91，其带有四个在四分之一圆周上垂直延伸的肋93。这些肋93从轮毂91的中心径向向外延伸。轮毂91可选择的能带多个花键。

凸轮95设置在输出齿轮81的轮毂91上以接合锁舌49的凹处。锁舌在壳体47的内部97沿直线地运动并且由压缩弹簧99压到向外延伸的位置。锁舌壳体固定在带有四个螺钉(未示出)的外壳座43上。电机变速箱壳体具有四个封闭内壁因为输出齿轮81和第四齿轮79在电路板59下和外壳座43的侧壁内运动。

锁舌壳体47和其内部的锁舌49可设置在外壳座43上，左旋操作时，如图8所示，或右旋操作时，如图9所示。要实现这些转换所需的是移动并旋转(重新定位)锁舌壳体47以及移动并再调整(重新定位)输出齿轮81上的凸轮95。

锁41的外部特征易于从图10a-10f看出。左旋操作的锁舌45以及右旋操作的锁舌45的变换结构分别如图11和12所示。

如图7和图13-15分别所示的那样，凸轮95有具有轨底翼缘101、以及直立的毂盘103和突出的偏心爪或柱销105。图13-15分别表示锁舌壳体47、凸轮95和输出齿轮81的部件分解图。凸轮95设置在输出齿轮轮毂91上，其凸轮柱销105面向锁舌49的向外延伸的方向。

图16和17分别表示电机和变速箱的右视图和左视图。电机69轴上的小齿轮71驱动一冠形齿轮73(第一齿轮)，其带有一向下突出的小齿轮107，如图23a所示。这第二小齿轮107作为冠形齿轮73的一部分与直齿轮75(第二齿轮)的齿啮合，其还带有一向下的平面小齿轮109，如图24a所示。第三小齿轮109作为直齿轮75的一部分与直齿轮77(第三齿轮)的齿啮合。第三齿轮77也有一向下的平面小齿轮111，如图25a所示。第四小齿轮111在第三齿轮77上啮合直齿轮79(第四齿轮)的齿。第四齿轮79驱动输出带有凸轮95的直齿轮81(第五齿轮)。

第一个齿轮73的多个视图如图23a-23c所示，而第二齿轮75的各个视图如图24a-24c所示。第三齿轮77的几个视图如图26a-26c所示，而第四齿轮79的几个视图如图26a-26c所示。

如图27a-27c所示，为输出齿轮81的透视、仰视和俯视图，输出齿轮81带有一较大的弧形孔113和较小的弧形孔115，其直接在较大的孔113的对面。

凸轮的边缘101从凸轮毂盘向外延伸，如图28a-28c所示。这个边缘覆盖输出齿轮81的内部因此从电路板59上的传感器65和67发出的红外信号从边缘材料反射并回到传感器65、67。凸轮毂盘103的内部在四分之一圆周处具有槽117，其安装在输出齿轮轮毂91的肋93上以将输出齿轮81锁定在凸轮95上。

电路板59制成适合固定在外壳座43的侧壁上的形状并且带有不同的孔以安装齿轮轴83、输出齿轮81的衬套87、以及从第三齿轮77向下延伸的小齿轮111。

如图31所示为电机69的透视图，如图33所示为外壳座43的透视图。如图32a-32c所示为电动机小齿轮71的多个视图。电机变速箱壳体43和锁舌47之间的关系可根据图34和35理解。而锁舌壳体的俯视、仰视和锁舌腔97侧视图分别如图36a、36b、和36c所示。在图36b中锁舌壳体底部有两个扩边环形腔119，121(即，圆形孔以在其内部接收凸轮)，以分别容纳凸轮轨底翼缘101和直立的毂盘103。同心孔122容许一凸轮柱销105进入以伸入锁舌腔97并接合锁舌49。

在图29a-29g中的多个视图中示出了锁舌49。锁舌49的末端有一倾斜凸轮面123，其与撞片55结合。锁舌的顶端有一开槽125，其沿锁舌49纵向部分地延伸，压缩弹簧99在其内部操作以从锁舌壳体47中向外偏压锁舌49。在锁舌49的端部的倾斜凸轮面123处锁舌49的底面具有包括一个曲壁129的凸轮腔127，以及一个在锁舌49相对端部的直壁131。

图18-22a表示在不同的操作位置时的锁舌和凸轮的位置。如图18和18a所示，电机停止了、凸轮柱销到达外表面位置，以及锁舌在偏动弹簧的压力或它的倾斜面的压紧下在锁舌腔的高度所限定的范围内随意移动。这些图表示锁舌在伸展位置。图19和19a表示在相同位置的锁元件，但是锁舌在完全缩回位置。图20和20a表示锁舌和电机工作时，电机旋转凸轮以缩回锁舌到缩回位置。

当凸轮95旋转时，凸轮柱销105靠着凸轮腔127的直壁131运动以克服弹簧力将锁舌49缩回进入壳体47内。曲壁129为凸轮柱销105旋转而不带动锁舌提供一缺口。

图21表示变速箱的底板，此时锁舌达到释放状态而且两个传感器65、67都感应到较大的孔113。这种情况下凸轮柱销到达外部位置以容许锁舌克服它的偏动弹簧和撞片的倾斜力自由运动。

图22表示变速箱底板，此时电机和变速箱被支配回到缩回位置，借此凸轮柱销到达内部位置。在这种状态，传感器65、67的只有一个能感应到。在这种状态传感器感应到较小孔115的存在。

操作中，微处理器63从应急信号装置接收到打开指令，例如密码输入台、接触式读卡器、带钥匙的锁芯。信号进入连接器61的电路板59。此时微处理器控制电机69的操作以使凸轮旋转180度从而完全将锁舌49缩入壳体47内。当凸轮95到达该180度位置时，传感器65、67感应到那个位置并且反馈信号到微处理器从而阻止凸轮95的转动。在一预定时间段之后，例如足够打开机壳51门一段时间，微处理器又使得电机运转以使得凸轮旋转180度到它的起始位置。

这是凸轮不起作用的位置。当凸轮到达这位置时，锁能保持锁住状态，如果机壳门没有及时打开，则在它的偏动弹簧99的作用下，锁回到机动操作的推紧(用力关上)关闭状态。

不脱离本发明的意图和范围的上述描述的发明能产生许多变化。因此上述描述意味着例证性的理解而非限制性理解。在不脱离本发明以及其所附的权利要求所述的的范围和意图之内能产生的替换和改变。

Claims (16)

1.一种机电推闭式锁，包括：

壳体；

位于所述壳体内在缩回位置和伸出位置之间可操作的锁舌；

将所述锁舌推动向所述伸出位置的装置；

具有输出齿轮的电机；

安装在所述输出齿轮上的凸轮，所述凸轮能够与所述锁舌接合以将所述锁舌移向所述缩回位置；和

用于控制所述电机旋转的电路。

2.如权利要求1所述的锁，其中所述凸轮能够在几个不同的方向上安装于所述输出齿轮旋转位置。

3.如权利要求1所述的锁，其中所述凸轮能够在多个不同的方向上安装于所述输出齿轮旋转位置。

4.如权利要求3所述的锁，其中所述壳体具有容纳所述电机和所述控制电路的第一部分，还具有容纳所述锁舌、电机与所述锁舌的连接部和所述推动装置的第二部分，所述壳体第二部分安装于所述第一部分。

5.如权利要求4所述的锁，其中所述壳体第二部分在几个锁舌延伸方向的任一个上选择性地安装于所述壳体第一部分。

6.如权利要求4所述的锁，其中所述壳体第二部分在多个锁舌延伸方向的任一个上选择性地安装于所述壳体第一部分。

7.如权利要求5所述的锁，其中所述几个锁舌延伸方向包含右侧方向、左侧方向和所述壳体方向的末端。

8.如权利要求6所述的锁，其中所述多个锁舌延伸方向包含右侧方向、左侧方向和所述壳体方向的末端中的至少两个。

9.一种机电推闭式锁，具有锁舌、电动部件和控制所述电动部件工作的电路，其改进之处包括：

将所述电动部件连接于所述锁舌以进行锁舌运动的装置；

其中所述连接装置允许所述锁舌选择生地重定向以在交替的延伸操作方向上工作。

10.如权利要求9所述的机电推闭式锁，还包含：将所述锁舌推动向伸出位置的偏压装置；容纳控制所述电动部件工作的电路的壳体；以及至少一部分连接装置，其中所述电动部件是电机，所述连接装置包括连接于所述电机的齿轮，所述齿轮具有毂，凸轮安装在所述齿轮毂上并定位成接合所述锁舌。

11.如权利要求9所述的机电推闭式锁，其中所述锁舌是可重定向的以选择性地在几个方向之一上延伸。

12.如权利要求9所述的机电推闭式锁，其中所述锁舌是可重定向的以选择性地在多个方向之一上延伸。

13.如权利要求9所述的机电推闭式锁，其中所述连接装置包含齿轮，齿轮上安装有凸轮以使凸轮旋转随同所述齿轮旋转，并且所述锁舌包含凸轮随动件腔，所述凸轮能够接合于所述凸轮随动件腔。

14.如权利要求12所述的机电推闭式锁，其中所述连接装置包含齿轮，齿轮上安装有凸轮以使凸轮旋转随同所述齿轮旋转，并且所述锁舌包含凸轮随动件腔，所述凸轮能够接合于所述凸轮随动件腔。

15.一种机电推闭式锁，具有锁舌、电动部件和控制所述电动部件工作的电路，其改进之处包括：

将所述电动部件连接于所述锁舌以进行锁舌运动的装置；

其中所述壳体具有第一部分和可安装于所述第一部分的第二部分；

其中所述第一部分容纳所述电动部件和所述电路，所述第二部分容纳所述锁舌和所述连接装置的一部分。

16.如权利要求15所述的锁，其中相对于其安装于所述第一壳体部分，所述第二部分选择性地可重定向。

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