CN102817508B - 低功耗智能电子锁头 - Google Patents

Abstract

本发明低功耗智能电子锁头涉及一种电动对号锁，特别是涉及一种电动对号锁的锁头。其目的是为了提供一种电路控制部件无需位置检测器件、体积相对较小的低功耗智能电子锁头。本发明包括电子控制电路部件和微型电动机21，微型电动机转轴上安装拨杆22；还包括脱扣组件，脱扣组件包括组件框体31、半月体32和限位圆片33，组件框体和限位圆片上插接有偏心柱34，偏心柱上套接限位凸轮35，半月体内滑动连接锁定弹子36，锁定弹子上套接压簧37；限位凸轮上分别设有一上臂351和一下臂352；限位圆片上方设有弹性复位部件。当拨杆拨打下臂后，下臂脱离拨杆的旋转轨道，上臂摆脱弹性复位部件的阻挡而解锁；复位由弹性复位部件完成。

Description

低功耗智能电子锁头

技术领域

本发明涉及一种电动对号锁，特别是涉及一种电动对号锁的锁头。

背景技术

目前，在电子锁具领域有一种无源电子锁，这种锁功耗较低，如申请号为200920313012.4、授权公告号为CN201649864U、授权公告日为2010年11月24日的中国实用新型专利公开的一种低功耗电子挂锁，它里面的单片机控制电路在插入电子钥匙时由电子钥匙内的电源供电，单片机控制电路识别电子钥匙的开启权限并驱动动力部件从而实现解锁。另有申请号为200720044286.9、授权公告号为CN201092778Y、授权公告日为2008年7月30日的中国实用新型专利，公开了一种低功耗电子锁管控电路及钥匙电路，这种电路能够识别钥匙芯片的ID并发出开锁指令驱动电机。目前，也有一种电子锁用的锁头，旨在能做成通用机械锁头大小，并直接取代机械锁头，如申请号为200810109826.6、公开号为CN101591994A、公开日为2009年12月2日的中国发明专利申请，公开了一种微功耗无源电子锁头，它包括外壳、旋转锁芯，旋转锁芯内沿轴向设有限位凸轮，限位凸轮的侧边沿径向设有锁定弹子，外壳内壁对应锁定弹子的位置设有凹槽，锁定弹子的一端接触并顶住限位凸轮的侧面，另一端伸入凹槽，当限位凸轮转动时，由于限位凸轮的侧面并非圆周面，使锁定弹子能够在限位凸轮转到一定角度时能够径向移动，从而使旋转锁芯和外壳之间能相对转动，从而能实现开锁过程。为了驱动限位凸轮，它还包括电子控制电路部件和微型电动机，它将限位凸轮安装在微型电动机的轴上，电子控制电路部件与微型电动机之间电连接，当插入电子钥匙时，锁头里面的电路控制部件接通设置在电子钥匙内的电源并识别电子钥匙，当电子钥匙符合开启权限时，电路控制部件控制锁头内的微型电机接通电源并带动限位凸轮转动，锁定弹子可以径向移动从而实现锁头解锁。为了控制限位凸轮的转动角度，它的电路控制部件包括用于检测限位凸轮转动角度的位置检测器件，控制系统根据位置检测器件反馈的位置信息控制微型电机的转动角度，这样使得电路控制部件的整体结构复杂，体积较大，进而使锁头的外部尺寸较大，不利于替代传统机械锁具的锁头。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电路控制部件无需位置检测器件、体积相对较小的低功耗智能电子锁头。

本发明低功耗智能电子锁头，包括外壳，外壳内套接有旋转锁芯壳体，所述旋转锁芯壳体上设有锁定弹子孔，所述外壳的内壁上对应所述锁定弹子孔设有一内凹的锁定凹槽，所述旋转锁芯壳体内自下而上设有电子控制电路部件和微型电动机，微型电动机电连接至所述电子控制电路部件，其中：

所述微型电动机的转轴上安装有拨杆；所述微型电动机的上方在所述拨杆的旋转轨道外周设有隔离环；

所述隔离环的上方设有脱扣组件，脱扣组件包括自下而上依次固定连接的组件框体、半月体和限位圆片，半月体与所述旋转锁芯壳体内壁之间构成空缺区，组件框体和限位圆片上沿轴向在所述空缺区插接有一偏心柱，偏心柱偏离所述微型电动机的转轴轴线，偏心柱的上端超出所述限位圆片，所述偏心柱上在组件框体和限位圆片之间套接有限位凸轮，限位凸轮的侧面有一个相对凸起的凸面，所述半月体内沿偏心柱的径向滑动连接有与所述锁定弹子孔对应的锁定弹子，锁定弹子用于锁定的一端穿过所述锁定弹子孔，锁定弹子上套接有压簧；所述限位凸轮上分别设有一向上伸出的上臂和一向下伸出的下臂，所述限位圆片上对应所述上臂设有弧形限位槽，所述组件框体上设有供下臂活动的下臂槽；当所述上臂位于弧形限位槽内的一端时，限位凸轮上的凸面正对锁定弹子，且下臂位于所述拨杆的旋转轨道内；当所述上臂位于弧形限位槽内的另一端时，所述下臂位于拨杆的旋转轨道外；

还包括水平设置在所述限位圆片上方的弹性复位部件，弹性复位部件的一端固定连接在所述外壳上，弹性复位部件的另一端悬置；

当限位凸轮上的凸面正对锁定弹子时，所述弹性复位部件的悬置端位于所述上臂的靠近弧形限位槽中部的一侧并与所述上臂接触，且所述弹性复位部件的固定端位于所述弧形限位槽的相对偏心柱的另一侧。

本发明低功耗智能电子锁头，其中所述的弹性复位部件为阻挡弹簧。

本发明低功耗智能电子锁头，其中所述的阻挡弹簧用于固定的一端为锥形，所述的外壳上对应设有锥形孔，阻挡弹簧插接在所述锥形孔内。

本发明低功耗智能电子锁头，其中所述的外壳上在所述限位圆片上方套接有顶盖，顶盖上对应所述偏心柱设有孔。

本发明低功耗智能电子锁头，其中所述旋转锁芯壳体的下部侧壁上设有环形装配槽，所述外壳上对应所述装配槽设有装配销孔，装配销孔和装配槽内插接有装配销。

本发明低功耗智能电子锁头与现有技术不同之处在于本发明低功耗智能电子锁头对限位凸轮的转动控制并不依赖于位置传感器，限位凸轮不是直接连接在微型电动机的转轴上，而是限位凸轮相对电机偏心设置，限位凸轮上向下方伸出一下臂，电动机的转轴上安装有拨杆，由电动机带动拨杆击打下臂使限位凸轮转动，从而使本发明低功耗智能电子锁头处于解锁状态。限位凸轮上向上方伸出一上臂，限位圆片上方设有弹性复位部件，用于使本发明低功耗智能电子锁头从开锁状态复位至闭锁状态。由于整个工作过程中微型电动机只需要被驱动旋转进行拨打就可，无需对其转角进行控制，所以使得电路部分无需位置检测器件，从而缩小了电子控制电路部件需要的体积，进而达到减小整个锁头体积的效果。

本发明低功耗智能电子锁头中用阻挡弹簧作为弹性复位部件时，弹簧的取材更容易。用锥形结构来插接阻挡弹簧时，这种固定方式简便快捷。在外壳上设置顶盖可以给予旋转锁芯壳体上端一个封闭作用，防止异物进入而影响其他零部件正常工作。在外壳和旋转锁芯壳体间用装配槽和装配销的方式进行装配，装配时也只需对应放置好各零部件后插入装配销即可，装配方便。

下面结合附图对本发明低功耗智能电子锁头作进一步说明。

附图说明

图1为本发明低功耗智能电子锁头第一个实施例的总装配剖视立体图；

图2为图1的爆炸图；

图3和图4为图1处于闭锁状态时脱扣组件的立体图，图4略去了限位圆片和半月体；

图5和图6为图1处于解锁状态时脱扣组件的立体图，图6略去了限位圆片和半月体；

图7至图10为图1的旋转开启使用状态图；

图11至图14为图1的旋转复位闭锁使用状态图；

图15至图18为阻挡弹簧处于不同于第一个实施例的安装位置时俯视方向的偏心柱、弧形限位槽和阻挡弹簧在工作过程中三者之间的位置关系示意图；

图19至图22为阻挡弹簧处于不同于第一个实施例的另一种安装位置时俯视方向的偏心柱、弧形限位槽和阻挡弹簧在工作过程中三者之间的位置关系示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示的本发明低功耗智能电子锁头第一个实施例，一个圆筒形的外壳51内套接有圆筒形的旋转锁芯壳体53，旋转锁芯壳体53上设有锁定弹子孔531，外壳51上对应锁定弹子孔531设有一个封盖54，封盖54的内壁带有一个内凹球面形的锁定凹槽511，旋转锁芯壳体53内自下而上设有电子控制电路部件和微型直流电动机21，微型直流电动机21电连接至电子控制电路部件，其中电子控制电路部件包括三对由接线柱13和绝缘套14组成的接线端子、上PCB板111、中PCB板112和下PCB板113，三个PCB板之间通过上绝缘环121和下绝缘环122进行电气隔离，此处三个PCB板也可由可弯折的PCB板替代。电子控制电路部件的电路采用背景技术中指出的申请号为200720044286.9的中国实用新型专利中的低功耗电子锁管控电路，关于低功耗电子锁管控电路的工作原理和连接结构在此不做赘述。微型直流电动机21的转轴上安装有拨杆22，微型直流电动机21的上方在拨杆22的旋转轨道外周设有隔离环23，隔离环23为拨杆22的旋转提供一个空间，防止隔离环23上方的脱扣组件挤压拨杆22和微型直流电动机21。脱扣组件包括自下而上依次固定连接的组件框体31、半月体32和限位圆片33，本实施例中它们通过两个紧固螺丝38进行固定。半月体32与旋转锁芯壳体53的内壁之间构成空缺区，组件框体31和限位圆片33上沿轴向在前述的空缺区插接有一偏心柱34，偏心柱34偏离微型直流电动机的转轴轴线设置，偏心柱34的上端超出限位圆片33，偏心柱34上在组件框体31和限位圆片33之间套接有限位凸轮35，限位凸轮35侧边有一个相对凸起的凸面，半月体32内沿偏心柱34的径向滑动连接有与锁定弹子孔531对应的锁定弹子36，锁定弹子36用于锁定的一端穿过锁定弹子孔531，锁定弹子36上套接有压簧37。限位凸轮35上分别设有一向上伸出的上臂351和一向下伸出的下臂352。限位圆片33上对应上臂351设有一弧形限位槽331。为了使下臂352能活动，组件框体31上设有下臂槽。限位圆片33的上方设有一阻挡弹簧41作为弹性复位部件，阻挡弹簧41的一端为锥形，阻挡弹簧41的锥形端通过外壳51上的一个锥形孔固定插接在外壳51上，阻挡弹簧41的另一端悬置。当上臂351位于弧形限位槽331内的一端时，限位凸轮35上的凸面正对锁定弹子36，且下臂352位于拨杆22的旋转轨道内，阻挡弹簧41的悬置端位于上臂351的靠近弧形限位槽331的中部的一侧并与上臂351接触，且阻挡弹簧41的固定端位于弧形限位槽331的与偏心柱34所在一侧相对的另一侧。当上臂351位于弧形限位槽331内的另一端时，下臂352位于拨杆22的旋转轨道外。如图3所示，本实施例中当上臂351位于弧形限位槽331内的一端时，限位凸轮35上的凸面正对锁定弹子36，此时阻挡弹簧41的方向为沿偏心柱34的径向。如图2所示，本实施例中为了进行装配，外壳51的内壁上部具有限位，旋转锁芯壳体53的下部侧面上设有装配槽，另有一装配销55穿过外壳51上的装配销孔插在装配槽里进行装配。为了将外壳51和旋转锁芯壳体53的上端盖住，在外壳51上部还套接有一顶盖52，顶盖52上设有供偏心柱34穿过的孔，顶盖52可以绕外壳51转动。与背景技术中指出的申请号为200810109826.6的中国发明专利申请中的限位凸轮和锁定弹子的锁定和解锁原理一样，锁定弹子36的凸面可以穿过锁定弹子孔531伸入封盖54的锁定凹槽511中，当限位凸轮35上的凸面正对并顶住锁定弹子36时。锁定弹子36不能轴向移动，锁定弹子36阻挡外壳51和旋转锁芯壳体53之间的相对旋转，当限位凸轮35上的低于凸面的面面向锁定弹子36时，锁定弹子36有轴向运动的空间，给予旋转锁芯壳体53扭矩就可以使锁定弹子36的球面回退，使旋转锁芯壳体53能相对外壳51转动。

如图3和图4所示，给出了闭锁状态时脱扣组件和阻挡弹簧41的状态位置关系。此时，限位凸轮35上的凸面正好顶住锁定弹子36使其不能轴向移动，锁定弹子36伸入锁定凹槽511内（图中未示出），旋转锁芯壳体53不能相对外壳51转动。此时阻挡弹簧41的悬置端阻挡上臂351，从而阻挡限位凸轮35的旋转，使锁头保持在闭锁状态。

在使用时，当电子钥匙与本发明低功耗智能电子锁头连接后，电子控制电路部件和电子钥匙的之间交互，根据电子钥匙开锁权限的要求启动微型直流电动机21，微型直流电动机21带动拨杆22旋转，拨杆22旋转时击打限位凸轮35的下臂352，此时尽管阻挡弹簧41对上臂351有阻挡，但因为阻挡弹簧41是有弹性的，在拨杆22的击打下，上臂351进行旋转，摆脱阻挡弹簧41，旋转后在限位圆片33上的限位槽331的阻挡下在限位槽331的另一端停下，处于图4中所示的位置，此时上臂351位于阻挡弹簧41的另一侧了。此时由于偏心柱34相对微型直流电动机21的转轴偏心设置，且限位凸轮的下臂352偏离了拨杆22的旋转运行轨道，所以下臂352不再阻挡拨杆22的转动。电子控制电路部件和电子钥匙停止对微型直流电动机21的驱动，微型直流电动机21在旋转数周后停下。此时，脱扣组件进入解锁状态。

如图5和图6所示，给出了解锁状态时脱扣组件和阻挡弹簧41的状态位置关系。此时，限位凸轮35上的低于凸面的面面向了锁定弹子36，锁定弹子有了轴向运动的空间。这时,扭动电子钥匙给予旋转锁芯壳体53力矩，锁定弹子36上的球面受挤压回退而离开锁定凹槽511，于是旋转锁芯壳体53可相对外壳51转动。参见图7和图8，旋转锁芯壳体53由图7所示的位置转动到图8所示的位置时，限位凸轮35的上臂351与阻挡弹簧41接触，继续旋转，上臂351挤压阻挡弹簧41，继续转动后，如图9所示，将由偏心柱34挤压阻挡弹簧41，转动至图10所示位置时，上臂351和偏心柱34均绕过阻挡弹簧41，阻挡弹簧41恢复原自由状态。旋转锁芯壳体53带动脱口组件中的偏心柱34转动的过程中，偏心柱34高出限位圆片33的部分的转动用来开锁。

如图11至图14所示，给出了开锁后复位至闭锁状态的过程。此时图11所示位置相当于图10所示的位置。扭动旋转锁芯壳体53反向转动（与开启过程的转动方向相反），旋转锁芯壳体53带动偏心柱34和上臂351反向转动，至图12所示位置时，偏心柱34与阻挡弹簧41接触，继续转动，阻挡弹簧41变形（与开启过程相反方向的变形），当偏心柱34继续转动到脱离开阻挡弹簧41的这一过程中，偏心柱34与阻挡弹簧41之间始终有接触，这一接触阻挡了上臂351越过阻挡弹簧41，如图13所示。当阻挡弹簧41离开偏心柱34时，阻挡弹簧在复原的弹性作用下，打击上臂351，由于限位凸轮35的轴向转动摩擦力小，限位凸轮35逆向转动，但由于锁定弹子36和限位圆片33的共同阻挡，限位凸轮35停下，在限位圆片33的带动下继续跟随转动，转至图14所示位置时，旋转锁芯壳体53的定位孔转动到与外壳51的定位孔轴向重合，锁定弹子36在压簧37的作用下伸入锁定凹槽511内，限位凸轮35的凸面正对锁定弹子36，上臂351在阻挡弹簧41的阻挡下停在锁闭位置。如果欲继续转动，锁定弹子36球面受挤压会有轴向运动趋势，但此时由于限位凸轮35的凸面顶住限制了锁定弹子36的轴向运动空间，旋转锁芯壳体53将不可相对外壳51转动，从而锁头保持在闭锁状态。图14对应的位置状态相当于图3中的位置状态，即完成了一个闭锁到开锁再到闭锁的过程，如此循环往复。本实施例中，当限位凸轮35上的凸面正对锁定弹子36时，阻挡弹簧41的固定端的位置可以在弧形限位槽331的与偏心柱34所在一侧相对的另一侧变化，仍可以实现解锁后在开锁转动后回转至闭锁位置时，阻挡弹簧41复原至将上臂351阻挡在弧形限位槽331的一端的位置，即阻挡弹簧41在闭锁状态时的方向并不限于沿偏心柱34的径向。如图15至图18所示的俯视示意图，大圆表示偏心柱，小圆表示旋转锁芯壳体的旋转中心，圆弧表示弧形限位槽，直线表示阻挡弹簧，曲线表示阻挡弹簧弯曲时的状态。解锁后，上臂转至弧形限位槽的另一端，逆时针转动旋转锁芯壳体至图16所示位置，上臂使阻挡弹簧弯曲，继续转动至图17所示位置，上臂和偏心柱均绕过阻挡弹簧，之后顺时针转动旋转锁芯壳体，首先偏心柱挤压阻挡弹簧，继续转动，偏心柱绕过阻挡弹簧，转至图15所示位置时，复位至闭锁状态。另外，如图19至图22所示，闭锁状态时阻挡弹簧的安装方向也不在偏心柱的径向，逆时针转动旋转锁芯壳体至图20所示，上臂使阻挡弹簧弯曲，继续转动至图21所示位置，上臂和偏心柱均绕过阻挡弹簧，阻挡弹簧恢复原状，顺时针转动旋转锁芯壳体，首先偏心柱挤压阻挡弹簧，继续转动至图19所示位置，偏心柱与阻挡弹簧脱离，阻挡弹簧阻挡上臂使上臂复位至闭锁状态位置。

本实施例中，电子控制电路部件的电路可以不限于低功耗电子锁管控电路，电子控制电路部件的电路只需要起到识别电子钥匙并驱动电机的功能。可以将背景技术中指出的申请号为200810109826.6的中国发明专利中的使用的电路省去用于检测限位凸轮转动角度的位置检测部件来替代低功耗电子锁管控电路，因为本发明低功耗智能电子锁头的的工作过程中，微型电动机实际上只需要被驱动就足以完成本发明低功耗智能电子锁头的解锁过程，复位至闭锁过程由弹性复位部件来完成，其实质是用机械结构的改进来达到省去电路部分需要的的位置检测与控制功能的效果，以缩小电路部分所占的体积。当然，能够起到识别电子钥匙并驱动电机的功能的电路在相关中等专业教科书及技术文献中均有详述，为一般从事电子技术、单片机计算机技术的技术人员所知晓，在此不再赘述。另外，弹性复位部件在本发明低功耗智能电子锁头中的作用并非只有弹簧这种结构能够达到，弹性杆条、弹性片结构均可以替代阻挡弹簧41。本实施例中封盖54可以和外壳51为一体结构，即将锁定凹槽511直接设置在外壳51的内壁上。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种低功耗智能电子锁头，包括外壳（51），外壳（51）内套接有旋转锁芯壳体（53），所述旋转锁芯壳体（53）上设有锁定弹子孔（531），所述外壳（51）的内壁上对应所述锁定弹子孔（531）设有一内凹的锁定凹槽（511），所述旋转锁芯壳体（53）内自下而上设有电子控制电路部件和微型电动机（21），微型电动机（21）电连接至所述电子控制电路部件，其特征在于：

所述微型电动机（21）的转轴上安装有拨杆（22）；所述微型电动机（21）的上方在所述拨杆（22）的旋转轨道外周设有隔离环（23）；

所述隔离环（23）的上方设有脱扣组件，脱扣组件包括自下而上依次固定连接的组件框体（31）、半月体（32）和限位圆片（33），半月体（32）与所述旋转锁芯壳体（53）内壁之间构成空缺区，组件框体（31）和限位圆片（33）上沿轴向在所述空缺区插接有一偏心柱（34），偏心柱（34）偏离所述微型电动机的转轴轴线，偏心柱（34）的上端超出所述限位圆片（33），所述偏心柱（34）上在组件框体（31）和限位圆片（33）之间套接有限位凸轮（35），限位凸轮（35）的侧面有一个相对凸起的凸面，所述半月体（32）内沿偏心柱（34）的径向滑动连接有与所述锁定弹子孔（531）对应的锁定弹子（36），锁定弹子（36）用于锁定的一端穿过所述锁定弹子孔（531），锁定弹子（36）上套接有压簧（37）；所述限位凸轮（35）上分别设有一向上伸出的上臂（351）和一向下伸出的下臂（352），所述限位圆片（33）上对应所述上臂（351）设有弧形限位槽（331），所述组件框体（31）上设有供下臂（352）活动的下臂槽；当所述上臂（351）位于弧形限位槽（331）内的一端时，限位凸轮（35）上的凸面正对锁定弹子（36），且下臂（352）位于所述拨杆（22）的旋转轨道内；当所述上臂（351）位于弧形限位槽（331）内的另一端时，所述下臂（352）位于拨杆（22）的旋转轨道外；

还包括水平设置在所述限位圆片（33）上方的弹性复位部件，弹性复位部件的一端固定连接在所述外壳（51）上，弹性复位部件的另一端悬置；

当限位凸轮（35）上的凸面正对锁定弹子（36）时，所述弹性复位部件的悬置端位于所述上臂（351）的靠近弧形限位槽（331）中部的一侧并与所述上臂（351）接触，且所述弹性复位部件的固定端位于所述弧形限位槽（331）的相对偏心柱（34）的另一侧。

2.根据权利要求1所述的低功耗智能电子锁头，其特征在于：所述的弹性复位部件为阻挡弹簧（41）。

3.根据权利要求2所述的低功耗智能电子锁头，其特征在于：所述的阻挡弹簧（41）用于固定的一端为锥形，所述的外壳（51）上对应设有锥形孔，阻挡弹簧（41）插接在所述锥形孔内。

4.根据权利要求3所述的低功耗智能电子锁头，其特征在于：所述的外壳（51）上在所述限位圆片（33）上方套接有顶盖（52），顶盖（52）上对应所述偏心柱（34）设有孔。

5.根据权利要求4所述的低功耗智能电子锁头，其特征在于：所述旋转锁芯壳体（53）的下部侧壁上设有环形装配槽，所述外壳（51）上对应所述装配槽设有装配销孔，装配销孔和装配槽内插接有装配销（55）。