CN102197184A - 机电锁和闩锁装置 - Google Patents

Abstract

电操作闩包括外壳和与所述外壳组装在一起以便在延伸位置和缩回位置之间运动的闩构件。挡块构件被置于所述外壳内并且适于当所述挡块构件处于第一位置时阻挡所述闩构件运动到所述缩回位置，还适于当所述挡块构件处于第二位置时允许所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置。致动器构件置于所述外壳内并且适于响应提供给所述致动器构件的电信号使所述挡块构件从所述第一位置运动到所述第二位置。

Description

机电锁和闩锁装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年10月24日提交的名称为“ELECTROMECHANICAL LOCKS AND LATCHING ARRANGEMENTS”的序列号为61/108,203的美国临时专利申请的权益，其全部公开内容在不会抵触本申请的情况下被并入本文以供参考。

背景技术

常规锁定机构，例如橱柜门和抽屉的锁，通常使用锁定地接合扣掣从而将结构（例如门或抽屉）固定在锁定状态的机械闩。在这样的锁定机构中，适当地操纵锁接口（例如钥匙型圆柱锁或密码锁）能够使得闩从与扣掣锁定接合的位置移出从而允许打开门或抽屉。在一些情况下，使用常规机械锁接口导致了用户的不便或安全隐患，例如当到达锁定结构的入口必须要延伸、缩回或以其他方式改变时。例如，在使用钥匙操作的锁的情况下，丢失钥匙会导致安全隐患并且会导致需要重配钥匙或更换锁。在机械密码锁的情况下，被授权访问锁定结构的个体的改变可能需要物理地重新编码密码锁或更换锁，并且未授权用户可以暗中查明密码编码。

发明内容

本申请描述了创造性机电闩锁装置，其可以被用于约束第一物体或结构（例如门或抽屉）相对于第二物体或结构（例如门框或罩壳）的运动。在本申请的一种实施例中，闩可以被构造成在锁定状态和未锁定状态之间可电操作，其中在所述锁定状态时闩构件的运动被阻挡，并且在所述未锁定状态时允许所述闩构件的运动从而使得闩分离于相应扣掣构件。

因此，在一种实施例中，电操作的闩包括外壳和组装于外壳从而在延伸位置和缩回位置之间运动的闩构件。挡块构件被置于外壳内并且适于在挡块构件处于第一位置时阻挡闩构件到达缩回位置的运动，并且适于在挡块构件处于第二位置时允许闩构件从延伸位置运动到缩回位置。致动器构件被置于外壳内并且适于响应提供给致动器构件的电信号使挡块构件从第一位置运动到第二位置。

附图说明

参考附图从下面的详细说明中将显而易见到本发明的特征和优点，附图中：

图1示出了机电闩组件的立体后视图；

图2示出了图1的机电闩组件的部分分解立体主视图；

图3示出了图1的机电闩组件的立体侧视图，其中外壳被移除以便示出闩组件的附加特征；

图4示出了图1的机电闩组件的立体后视图，其中外壳和马达被移除以便示出闩组件的附加特征；

图5示出了与闩一同使用的棘轮扣掣组件的立体主视图；

图6示出了图5的扣掣组件的侧视图，其中隐藏部分以虚线示出以便示出扣掣组件的附加特征；

图7示出了图5的扣掣组件的俯视图，其中隐藏部分以虚线示出以便示出扣掣组件的附加特征；以及

图8示出了包括图1的机电闩组件和图5的棘轮扣掣组件的锁定装置的侧视图，其中闩外壳和扣掣托架以虚线示出以便示出装置的附加特征。

具体实施方式

这个具体描述仅描述了本发明的实施例并且不试图以任何方式限制权利要求的范围。实际上，所要求的发明比优选实施例广且不限于优选实施例，并且权利要求中所用的术语使用其全面的普通含义。例如，虽然这里描述的实施例涉及用于橱柜的电子锁定装置，不过本发明的特征可以用于门、容器、锁柜或其他类似结构的许多不同类型的锁。

本申请描述了锁定装置，其可以被用于将第一结构（例如橱柜门）固定到第二结构（例如橱柜罩壳），其中闩被固定在锁定状态，从而阻止闩从扣掣构件或第二结构的其他互锁特征未授权地缩回或脱离接合。根据本申请的一方面，当处于未锁定状态时闩可以从扣掣接合或延伸位置运动到扣掣脱离或缩回位置以允许闩分离于扣掣构件，从而例如打开橱柜门。

虽然许多锁定机构类型可以被用于选择性地固定和释放闩从而允许通达到可锁定结构，不过在一种实施例中，可以提供电操作的锁定机构。在这样的实施例中，响应授权的用户输入或其他电子提示向锁定机构提供电信号会使锁定机构运动到未锁定状态从而允许闩运动到扣掣脱离或释放状态。可以利用许多不同类型的电操作机构，例如包括电致动器、电开关、马达（线性或螺杆驱动）、形状记忆合金器件（例如使用MUSCLE WIRES®或NANOMUSCLE®形状记忆合金的器件）或者电磁阀（线性或旋转）。电信号可以由例如电子键盘、生物识别传感器、磁性钥匙卡读取器、无线收发器或与电操作机构连接且被构造成响应授权数据信号的接收而传输电信号的其他这类电子锁接口来供应。此外或可替代地，电子信号可以响应预识别状态而被自动提供（即不需要来自授权用户的输入），所述预识别状态例如时间设定、紧急报警信号或接近无线信号传输器件。

虽然电操作机构可以被构造成机械地移动闩使其脱离与相应扣掣构件的互锁接合，不过在其他实施例中，电操作机构可以被构造成在锁定状态阻挡闩的运动，并在未锁定状态允许闩的运动。在一种这样的实施例中，电操作机构可以具有阻挡构件，该阻挡构件被定位成当电操作机构处于锁定状态时妨碍闩的运动，并且当电操作机构处于未锁定状态时运动到允许闩运动的位置。在这种未锁定状态，用户（直接或间接）施加在闩上的力导致闩运动到扣掣脱离或缩回位置从而允许未锁定结构被打开或以其他方式被通达。通过利用用户施加的力来使闩（而不是电操作机构）运动，可以最小化电操作机构的动力消耗，从而允许更长的电池寿命和/或更小的电源。

图1-4示出了根据本申请的创造性特征的示例性电操作闩组件10的各种视图。如所示，闩组件10包括外壳15和底座18，该底座18用于装纳电操作马达20（图2和图3）以及延伸通过外壳15内的开口以便与扣掣构件（例如在下文中具体描述的图5-7的扣掣组件60）接合的闩构件40。外壳15可以包括用于电线（未示出）的开口16以便例如响应授权用户输入来接收用于操作马达20的电信号。在其他实施例中，闩组件可以包括内部电源和收发器（例如红外的、无线电的或BLUETOOTH®的）从而接收用于操作马达（或其他这类电操作机构）的无线信号。

示例性实施例的马达20是旋转马达，其被构造成响应电信号的接收使轴旋转预定量（例如90度）。轴（未示出）被连接到阻挡构件25以便阻挡构件从闩构件阻挡位置旋转到闩构件释放位置。在闩构件阻挡位置时，阻挡构件25的端部26（图4）接合闩构件40的底表面41从而将闩构件40固定在延伸或扣掣接合位置。当马达20（例如响应授权用户提示）被致动从而旋转所述轴时，阻挡构件25被旋转到闩构件释放位置，其中阻挡构件25的端部26被下降以允许闩构件40部分地缩回到外壳15内从而脱离与相应扣掣的接合。

虽然可以允许闩构件在阻挡构件旋转时自动脱离与扣掣的接合，不过在一种实施例中可以提供一个或更多个偏压构件从而将闩构件偏压到延伸或扣掣接合位置直到向下的力（即抵抗该偏压力）被施加于闩构件。在所示实施例中，弹簧构件44被置于底座18和闩构件40的侧面之间从而朝向延伸或扣掣接合位置偏压闩构件。闩构件40包括锥形或成角度上部47，以便施加于上部47的横向力（例如当用户拉动门和扣掣且拉离闩时由扣掣施加的力）将闩构件向下推抵弹簧构件44从而使其脱离与扣掣的接合。在示例性实施例中，上部47是基本V形。

为了使得闩锁机构返回到锁定位置（且闩构件固定于扣掣接合位置），电操作机构可以被构造成使得阻挡构件返回到闩构件阻挡状态。例如，马达可以具有按钮或开关以用于反转马达极性从而沿相反方向旋转轴。例如可以通过授权用户输入或通过自动控制机构（例如在预定时段之后“再次锁定”闩锁机构的定时电路）来开始使闩锁机构返回到锁定状态的马达反向旋转。在其他实施例中，闩组件可以被构造成使闩锁机构机械地自动返回到锁定状态，例如在闩构件已经脱离接合于且分离于相应扣掣之后。例如，闩构件可以具有挡块返回构件，该挡块返回构件接合阻挡构件从而在闩构件返回到延伸或扣掣接合位置（例如由于弹簧构件的偏压力的原因）时使得阻挡构件返回到闩构件阻挡位置。

在所示实施例中，弹性挡块返回构件或挂钩48从闩构件40朝向阻挡构件25延伸。当闩锁组件未锁定且闩构件40缩回从而脱离与相应扣掣的脱离时，挂钩48弯曲并且被推过阻挡构件25的挂钩接合部分28。当未接合闩构件40由弹簧构件44返回到延伸位置时，挂钩48接合阻挡构件25的挂钩接合部分28，并且使得阻挡构件25旋转回闩构件阻挡位置。虽然可以提供许多不同类型的挂钩接合部分，不过在所示实施例中，挂钩接合部分28形成成角度齿，其被成形为随着阻挡构件25旋转当挂钩指向下时向外弯曲挂钩48并且当挂钩指向上时接合挂钩48的端部。槽口或凹槽43可以提供在闩构件40的底部内以便为旋转的阻挡构件25提供空隙。柱19或其他这类障碍物可以从底座18延伸从而阻止阻挡构件25沿返回方向旋转超过闩构件阻挡位置。

许多不同类型的扣掣组件可以用于闩锁机构（例如电操作闩锁机构）来与固定的闩构件互锁。在一种实施例中，扣掣组件包括扣掣构件，该扣掣构件可沿第一方向运动从而当闩构件返回到与扣掣组件接合时有助于与闩构件再次接合，且不可沿相反的第二方向运动从而阻止闩构件横向离开扣掣（即闩构件需要轴向或纵向缩回来从扣掣横向分离）。

图5-7示出了示例性扣掣组件60，其具有托架部分62以将扣掣组件60固定（例如使用胶、机械螺钉或其他紧固件）到结构（例如门或抽屉），并且扣掣组件60还包括具有一个或更多个闩接合部分67的可旋转扣掣构件65，所述闩接合部分67被成形为接合闩构件（例如图1-4的组件10的闩构件40）的端部或上部。在示例性实施例中，扣掣构件65是星形齿轮，不过也可以使用其他形状和构造。

示例性扣掣构件65通过传动销68被可旋转地安装于托架部分62（不过可以利用其他安装构造）。如所示，扣掣构件65被构造成沿逆时针方向（当托架部分62在右侧时观察的）自由旋转，同时不能沿顺时针方向旋转。虽然可以使用许多不同机构来限制扣掣构件向一个方向的旋转，不过在所示实施例中如图6所示，弹簧偏压滑动构件66被弹簧64偏压到与扣掣构件65接合。扣掣构件65和滑动构件66的第一互相接合表面65a、66a被定向成使得在扣掣构件65上的逆时针旋转力推动滑动构件66抵靠弹簧64，从而允许扣掣构件65的互相接合表面65a旋转过滑动构件66从而使得相邻互相接合表面65a与滑动构件66接合。第二互相接合表面65b、66b被定向为使得在扣掣构件65上的顺时针旋转力不会使滑动构件66运动，从而阻挡扣掣构件65的顺时针旋转运动。在示例性实施例中，扣掣构件65的第二互相接合表面65b与扣掣构件的中心轴线基本共面，并且滑动构件66的第二互相接合表面66b基本平行于弹簧64的偏压力。因此，施加于扣掣构件65的顺时针旋转力不会抵抗弹簧64来使滑动构件66运动，因为旋转力将垂直于弹簧力。弹簧64可以安置在滑动构件66的凹槽部分69内以提供稳定性。而且，如图5和图6所示，滑动构件66可以包括棘爪63，该棘爪63延伸通过托架部分62的侧面内的槽61以便将滑动构件66竖直地对齐在托架部分内。这些棘爪也可以允许手动缩回滑动构件66（例如在闩失效的情况下从扣掣构件65释放闩构件40）。

图8示出了根据本申请的示例性实施例的锁定装置100，其包括处于锁定接合的闩锁组件10和扣掣组件60。当扣掣组件60横向运动（沿箭头A所表示的方向）到与闩锁组件10锁定接合时，或者当闩锁组件10横向运动（沿箭头B所表示的方向）到与扣掣组件60锁定接合时，闩构件上部47与扣掣构件65的一个闩接合部分67的接合使得扣掣构件65（抵抗偏压滑动构件66）沿逆时针方向C旋转直到上部47完全接收在向下定向的闩接合部分67内。在这个锁定状态，阻挡构件25基本竖直地延伸以阻挡闩构件40缩回，从而提供“锁死”特征，因为闩构件40不能够由开锁器或其他工具手动缩回。此外，滑动构件66阻止扣掣构件65沿顺时针方向旋转来释放闩构件40。

为了使得闩构件40脱离与扣掣组件60的接合，（例如响应授权电子用户输入的）电信号被提供给马达20，马达20使得阻挡构件25旋转近似90度到达基本水平取向，这可以是由于相对短暂的电脉冲（例如近似500ms）所导致。当之后横向分离力施加于闩锁组件10和扣掣组件60中任意一者（例如通过用户拉动橱柜门）时，扣掣构件65的闩接合部分67和闩构件40的上部47之间的横向力向下驱动闩构件（现在没有被阻挡构件25阻挡）从而脱离与扣掣构件65的接合。这也驱动挂钩48的端部弯曲并滑过阻挡构件25的挂钩接合部分28。之后扣掣组件60自由地横向分离于闩锁组件10。

当闩构件40已经横向分离于扣掣构件65时，弹簧构件44向上驱动闩构件40。当闩构件40向上行进时，挂钩48接合阻挡构件25的挂钩接合部分28并且旋转阻挡构件直到阻挡构件在闩构件阻挡位置邻接柱19。

尽管本发明的各种创造性方面、原理和特征被描述并显示为结合示例性实施例，但这些各种的方面、原理和特征可以在许多可替代实施例中单独地或者以其各种组合和子组合的方式被实现。除非在这里排他地声明，否则所有这样的组合和子组合均旨在落入本发明的范围内。此外，尽管这里描述了关于本发明的各方面、原理和特征的各种可替代实施例，例如可替代材料、结构、构造、方法、电路、器件和部件、软件、硬件、控制逻辑、可替代方案，例如形成、装配和作用等等，不过这样的描述不旨在是目前所知或后续发展的可用可替代实施例的完全或穷尽的列举。本领域的技术人员可以在本发明范围内容易地将本发明的一个或更多个方面、原理或特征采纳到附加实施例和使用中，即使这样的实施例没有在此被明确公开。此外，即使本发明的一些特征、原理或方面在此被描述为优选装置或方法，不过这样的描述不旨在暗示这些特征是必需的或必须的，除非明确这样声明。此外，可以包括示例性或代表性数值和范围来有助于理解本公开内容，不过这样的数值和范围不以限制方式解释并且只有当明确记载了才被认为是决定性数值或范围。此外虽然各种方面、特征和原理在这里被明确表述为本发明的创造性或形成本发明的一部分，不过这样的表述不被认为是排他的，而是可能存在在这里完全描述但没有这样明确表述或明确表述为特定发明的一部分的创造性方面、原理和特征。示例性方法或过程的描述不被限制为包括所有步骤作为所有情况下的所需步骤，并且也不被限制为在此列出的步骤的次序被认为是必需的或必须的，除非明确这样声明。

Claims (20)

1.一种电操作闩，包括：

外壳；

与所述外壳组装在一起以便在延伸位置和缩回位置之间运动的闩构件；

挡块构件，其被置于所述外壳内并且适于当所述挡块构件处于第一位置时阻挡所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置，所述挡块构件还适于当所述挡块构件处于第二位置时允许所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置；

致动器构件，其被置于所述外壳内并且适于响应提供给所述致动器构件的电信号使所述挡块构件从所述第一位置运动到所述第二位置；以及

可操作地连接于所述闩构件的挡块返回构件，该挡块返回构件被构造成当所述闩构件从所述缩回位置运动到所述延伸位置时使所述挡块构件从所述第二位置运动到所述第一位置。

2.如权利要求1所述的电操作闩，其中所述闩构件被弹簧偏压到所述延伸位置。

3.如权利要求1所述的电操作闩，其中所述致动器构件适于将所述挡块构件从所述第一位置旋转到所述第二位置。

4.如权利要求3所述的电操作闩，还包括障碍物，其被置于所述外壳内以阻止所述挡块构件被所述挡块返回构件旋转超过所述第一位置。

5.如权利要求1所述的电操作闩，其中所述闩构件的上部是锥形，以便施加于所述闩构件的横向力将所述闩构件朝向所述缩回位置引导。

6.如权利要求5所述的电操作闩，其中所述闩构件的所述上部是基本V形的。

7.如权利要求1所述的电操作闩，其中所述挡块返回构件包括挂钩构件，其被构造成当所述闩构件从所述缩回位置运动到所述延伸位置时接合所述挡块构件的挂钩接合部分，并且所述挂钩构件还被构造成当所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置时保持脱离所述挂钩接合部分。

8.如权利要求1所述的电操作闩，其中所述挡块返回构件被构造成在没有电的情况下使所述挡块构件从所述第二位置运动到所述第一位置。

9.一种闩锁装置，包括：

电操作闩，其包括：

外壳；

与所述外壳组装在一起以便在延伸位置和缩回位置之间运动的闩构件；

挡块构件，其被置于所述外壳内并且适于当所述挡块构件处于第一位置时阻挡所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置，所述挡块构件还适于当所述挡块构件处于第二位置时允许所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置；以及

致动器构件，其被置于所述外壳内并且适于响应提供给所述致动器构件的电信号使所述挡块构件从所述第一位置运动到所述第二位置；以及

棘轮扣掣，包括：

托架构件；

可旋转地安装于所述托架构件从而绕中心轴线旋转的扣掣构件，所述扣掣构件包括多个闩接合部分，其中所述闩构件的上部被构造成当所述闩构件处于所述延伸位置时接合所述多个闩接合部分中的一个；以及

滑动构件，其与所述托架构件组装在一起并且被弹簧偏压向与所述扣掣构件接合，所述滑动构件包括第一互相接合表面，该第一互相接合表面被取向成接合所述扣掣构件的相应第一互相接合表面，以便施加于所述扣掣构件的第一旋转力使得所述滑动构件缩回从而允许所述扣掣构件沿第一旋转方向旋转，所述滑动构件还包括第二互相接合表面，该第二互相接合表面被取向成接合所述扣掣构件的相应第二互相接合表面，以便当与所述第一旋转力相反的第二旋转力施加于所述扣掣构件时所述滑动构件阻挡所述扣掣构件沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述电操作闩还包括可操作地连接于所述闩构件的挡块返回构件，该挡块返回构件被构造成当所述闩构件从所述缩回位置运动到所述延伸位置时使所述挡块构件从所述第二位置运动到所述第一位置。

11.如权利要求10所述的装置，其中所述挡块返回构件包括挂钩构件，其被构造成当所述闩构件从所述缩回位置运动到所述延伸位置时接合所述挡块构件的挂钩接合部分，并且所述挂钩构件还被构造成当所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置时保持脱离所述挂钩接合部分。

12.如权利要求10所述的装置，其中所述挡块返回构件被构造成在没有电的情况下使所述挡块构件从所述第二位置运动到所述第一位置。

13.如权利要求10所述的装置，还包括障碍物，其被置于所述外壳内以阻止所述挡块构件由所述挡块返回构件运动超过所述第一位置。

14.如权利要求9所述的装置，其中所述闩构件被弹簧偏压到所述延伸位置。

15.如权利要求9所述的装置，其中所述致动器构件适于将所述挡块构件从所述第一位置旋转到所述第二位置。

16.如权利要求9所述的装置，其中所述扣掣构件的所述第二互相接合表面与所述扣掣构件的中心轴线基本共面。

17.如权利要求9所述的装置，其中所述滑动构件包括棘爪，该棘爪延伸通过所述托架构件内的槽以便手动缩回所述滑动构件。

18.如权利要求9所述的装置，其中所述扣掣构件包括星形齿轮。

19.一种电操作闩，包括：

外壳；

与所述外壳组装在一起以便在延伸位置和缩回位置之间运动的闩构件，所述闩构件被弹簧偏压到所述延伸位置并且包括锥形上部，以便施加于所述闩构件的横向力将所述闩构件朝向所述缩回位置引导；

挡块构件，其被置于所述外壳内并且适于当所述挡块构件处于第一旋转位置时阻挡所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置，所述挡块构件还适于当所述挡块构件处于第二旋转位置时允许所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置；

马达，其被置于所述外壳内并且适于响应提供给所述马达的电信号将所述挡块构件从所述第一旋转位置旋转到所述旋转第二旋转位置；以及

挂钩构件，其可操作地连接于所述闩构件，所述挂钩构件被构造成当所述闩构件从所述缩回位置运动到所述延伸位置时接合所述挡块构件的挂钩接合部分以便所述挡块构件从所述第二旋转位置运动到所述第一旋转位置，所述挂钩构件还被构造成当所述闩构件从所述延伸位置运动到所述缩回位置时保持脱离所述挂钩接合部分。

20.如权利要求19所述的电操作闩，还包括障碍物，其被置于所述外壳内以防止所述挡块构件被所述挂钩构件旋转超出所述第一位置。

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