CN103080447A - 锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锁紧机构，包括：活塞；多个锁紧元件；包括缺口的笼，该锁紧元件被容置在该缺口中；以及，套筒；该套筒相对于该笼在解锁位置和锁紧位置之间是可移动的；在该锁紧位置中，该套筒使该锁紧元件维持与该活塞上的凹部接合锁紧，以限制该活塞的移动。

Description

锁紧机构

技术领域

本发明涉及用于在电锁紧装置中使用的锁紧机构。本发明特别地涉及一种具有改进的预加载功能的锁紧机构。

背景技术

电锁紧装置诸如电子门锁，例如，通常被用作为电子锁紧系统中的组件，以便提供建筑等类事物中的安全进入控制。它们被安装到门框，通常与机械锁关联。该电子门锁包括枢转地可移动的保持器，该保持器保持机械锁的门闩。当该电子门锁是处在解锁状态时，保持器自由旋转并松开机械锁的门插销，使得该门可以被推开。当该电子门锁是处在锁紧状态时，保持器就不自由旋转，门只可以通过手动拉开该门闩被打开。

该电子门锁可以借助被定位在门外侧的卡阅读器或其它进入控制系统被控制。通常，不在门的外侧设置手柄，而是在门的内侧设置可旋转的手柄。因此，从内侧，人们可以操作该手柄以便离开建筑或区域；从外侧，人们只有在激活进入控制系统以便使该电子门锁从锁紧状态松开电子门锁时，才可以进入建筑。

诸如电子门锁等电锁紧装置经常遭遇到被称为“预加载”的状态。预加载是给施加于该保持器的侧力的命名。这些侧力可能是例如由门或门框的扭曲、人推门或诸如由空调或建筑的通风系统造成的门的两侧之一的空气压力的差别所导致。

如果电子门锁遭受到预加载，则这就可能影响到该电子门锁的正确操作。例如，当处在预加载时，该电子门锁的机构就可能被卡阻并且不能够从锁紧状态达到解锁状态。这不但是令人不满意的且是不方便的，这种情况还唤起了严重的安全担忧。在紧急情况等事件中，中央控制系统可以将信号发送给电子门锁以便采取解锁状态。如果该锁由于预加载而被卡阻，则就存在人可能被困在门后面风险，或者应急人员不能从外面通过门获得进入的通路。

这就依然保留有向电锁紧装置提供改进的预加载功能的需要。

发明内容

第一个方面，本发明提供了一种锁紧机构，包括：活塞；多个锁紧元件；包括缺口的笼，锁紧元件被容置在该缺口中；以及，套筒；该套筒在解锁位置和锁紧位置之间相对于该笼是可移动的；在锁紧位置中，该套筒使锁紧元件维持与该活塞上的凹部接合，以限制该活塞的移动。

该锁紧元件可以通常是球状的。

通过旋转该套筒，该套筒可以在该套筒的解锁位置和锁紧位置之间被移动。

所述套筒可以包括螺纹部分，并且借此所述套筒的旋转使所述套筒沿着其螺纹移动。

所述活塞可以借助弹簧朝向延伸位置偏置。

第二个方面，本发明提供了一种电锁紧装置，包括根据任何一项前述权利要求的锁紧机构。

该套筒可以由马达和齿轮箱所驱动。

该电锁紧装置可以还包括板载(onboard)电源，该板载电源被布置以便在锁的电力被中断的情况下提供电力以将该套筒移动到该套筒的解锁位置。

该锁紧装置可以是电子门锁并进一步包括：保持器；壳体；该保持器枢轴地被安装在该壳体中且在关闭位置和开启位置之间是可移动的；该活塞与该保持器上的形成件配合，该形成件被布置成当该保持器从该关闭位置移动到该开启位置时移动该活塞。

第三方面，本发明提供一种锁紧装置，该锁紧装置被布置为由外部电源供电并且包括：电源存储器件；以及其中该电源存储器件被布置成在该外部电源中断或故障事件时操作该锁，以将该锁从锁紧状态移动到解锁状态。

附图简述

现在将只借助实施例并参考附图描述本发明的实施方式，其中：

图1是根据本发明的实施方式的锁紧机构的分解图；

图2是合并有图1中的锁紧机构的电子门锁的后透视图；

图3是图2中的电子门锁的分解图；

图4至图6是示例出在预加载时从锁紧状态转换到解锁状态的图2的电子门锁的横断面视图；

图7是锁紧机构的另外一个实施方式的分解图；

图8示出图7的锁紧机构的另外的视图；

图9和图10示出了图7的锁紧机构被合并到电子门锁中；以及

图11至图13描述了图9的电子门锁的操作次序。

优选的实施方式的详细描述

参见图1，锁紧机构16被详细地分解示出，且包括：活塞20；四个圆球形的球22形式的锁紧元件；套筒24；以及，笼26，笼26将球22保留在缺口28中。笼26包括安装法兰27，并承载有与被提供在套筒24内侧的内螺纹31接合的外螺纹30。套筒24包括被使用来旋转套筒的夹头38(dog)，如后面将要描述的。活塞20包括被插穿过笼30和套筒24两者的尾部，该尾部借助与位于尾部32上的槽36接合的弹性挡圈(circlip)34被固定。如后面将要描述的，如果套筒位于这样的位置，在该位置中球22是自由移动以脱离与活塞的凹部40的连接，则活塞20可以逆着压力弹簧39的偏置力移动。“O”形橡胶环件41和43防止灰尘或其它碎屑进入到该机构中。

参见图2，示出包括图1的锁紧机构16的电子门锁10。电子门锁10包括保持器12和壳体14。保持器12枢轴地被安装在壳体上，并在如图1中所看到的关闭位置和本领域中常见的开启位置之间是可移动的。在关闭位置处，该保持器挡住机械门锁(未示出)的插销。如后面将要描述的，锁紧机构16依靠活塞20是否是自由地向笼26的内部移动来控制该电子门锁是在锁紧状态还是在解锁状态。

参见图3，锁紧机构16借助于将笼26从如图中所示出的右手侧插入缺口42被安装在壳体14中。安装法兰27限制笼26的插入深度并防止笼26移动到如附图所见的左侧。

马达46和齿轮箱48的布置被使用来旋转套筒24。齿轮箱48的输出轴承载与套筒24的夹头38接合的第二夹头50。夹头50和38彼此滑动配合。正如将要看到的，夹头50保留在壳体14内的横向的固定位置处，该固定位置位于齿轮箱48的输出轴的端部上，而当套筒通过螺纹30和31的相互作用旋转时，套筒24线性地向左或向右移动。夹头50和38适应套筒的线性移动，以便通过马达46和齿轮箱48的组合维持套筒24的旋转控制。

参见图4，在横截面视图中示出了锁紧位置和关闭位置的电子门锁。可以看到的是，活塞20包括锥形端部，该锥形端部位于保持器12的相应的锥形凹部13中。如果力被施加到保持器12以便将保持器移动到开启位置，则通过锥形活塞20和锥形凹部13的相互作用，该力被转换以推进活塞线性地向附图中的左边移动。

如从图4中所看到的，球22与活塞20的凹部40接合并因此阻止活塞20的移动。球通过被套筒24所环绕而被保持与凹部40的接合。球22和凹部40的接合阻止了活塞20的移动，因此电子门锁处于锁紧状态。施加到保持器上的荷载被传送到活塞，并被球22所抵抗，其中，套筒24限制所述球22向外移动，笼26的缺口28限制所述球22向左边移动。将要注意的是，如附图中所看到的，笼26不能借助于法兰27与缺口42的接合向左移动。因此，在处于锁紧状态下时，被施加到保持器的荷载在横向方向上由笼26产生以及在径向上由套筒24产生。

按图4至图6的顺序示例了电子门锁被操作从锁紧状态移动到解锁状态。参见图5，利用被施加到保持器12的荷载，锁已经接收到移动到解锁状态的信号。马达46被驱动以旋转套筒24，使套筒24借助于在旋转螺纹30上的旋转向附图中的左边移动。由于活塞20径向地向外推挤球22，球22和套筒24的内表面之间存在摩擦力。然而，马达46和齿轮箱组合46、48提供了克服该摩擦力的足够的旋转力。此外，套筒24和球22由具有光滑表面处理的不锈钢形成，以使这些摩擦力减少到最小。在图5中，球22几乎处于球22自由径向地向外移动并脱离与凹部40的接合这样的程度。

参见图6，套筒24已经继续旋转并已经进一步地向左边移动，电子门锁现在处于解锁状态。球22不再由套筒24所挡住。当保持器12旋转到开启位置时，球22向外移动以脱离于凹部20的接合，活塞20向左移动并脱离与凹部13的接合，从而松开门插销。

电子门锁包括板载控制器板，该控制器板向马达46提供电源以控制马达。应用到马达的电源的极性决定马达是顺时针方向移动还是逆时针方向移动。控制器板借助微动开关13感应套筒何时处于锁紧位置，所述微动开关13由套筒驱动作用到推杆15。在其它实施方式中，控制器板可以通过这样的事实来检测马达是否已经到达马达的冲程(stroke)的尽头，所述事实是：当马达不能够进一步移动时，马达消耗更多的电流。电流的这种增加能够被用来假设套筒已经到达期望位置。在其它的实施方式中，使用光学传感器或霍尔效应传感器(hall effect sensor)感应套筒的位置。

锁10可以以两种模式来操作：故障安全(Fail Safe)模式和故障保护(Fail Secure)模式。在故障保护模式中，如果到该锁的电源被切断，则该锁保留在锁紧位置处。在故障安全模式中，如果到该锁的电源被切断，则该锁就移动到解锁位置(图6)。故障安全模式要求板载电源，诸如：电池、电容器或超级电容器。如果电源被切断，则板载电源就被使用来驱动马达。借助于跳线(jumper)或被设置在电子门锁(未示出)的控制器PCB上的拨动开关(dip-switch)，该锁在这两种模式之间被切换。故障安全模式/故障保护模式的方向的改变可以或是由手动功能或是借助于将诸如电池或超级电容器等任何一种形式的电存储装置反转极性而用电子控制地实施。

将参见图7至图13描述可替代的实施方式锁紧机构116和电子门锁110。通过以数字“1”作为类似附图标记的前缀来指示相应于在锁紧机构16中所看到的那些部件。那些与在锁紧装置16中被使用的部件相同的部件将通过相同的附图标记来指示。锁紧装置116的主要差别是套筒只旋转45度在锁紧状态和解锁状态之间移动。

参见图7，锁紧机构被示为包括套筒124、笼126和活塞120。笼126包括四个缺口128，锁紧元件以球22的形式被定位在该缺口128中。套筒124包括一系列被设置在其内表面周围处的四个凹部125。当被组装时，定位销160使套筒124维持与笼126接合并且还用于通过与夹头138的臂的接合限制套筒124相对于笼126的旋转。

参见图8，最好是看截面B-B，当套筒124在解锁位置上时，凹部125就与球22的位置对齐。在该位置中，由于球22自由地向外移动以进入到凹部125中，活塞120可以被向内推动。

为了移动到锁紧位置，套筒124被旋转45度。最好是看截面D-D，球22现在被阻止向外移动，但却被与活塞120的凹部140接合的套筒124挡住。在该位置处，活塞120不能被向内推动。

参见图9和10，锁紧机构116从通过如图所看见的左侧插进缺口142安装到壳体114，并由与缺口156(见图8)接合的定位螺钉158所固定。

套筒124被布置以便借助马达146和齿轮箱148的组合来被旋转，所述组合借助于夹头150与套筒124接合。

被设置在套筒124的端部上的斜坡(ramp)154驱动推杆15以按下微动开关13，从而能够远程监控电子门锁110是否处在锁紧状态。

图11至图13示出了从锁紧状态移动到解锁和开启状态的电子门锁110的操作次序。在图11中，套筒124位于锁紧位置中。活塞120被阻止借助于与活塞120的凹部140接合的球22而被推进笼126中。因此，保持器12被维持在关闭位置。

在图12中，套筒124已被旋转45度，使得凹部125与球22对齐。

在图13中，保持器12已旋转到开启位置，向笼126内部推动活塞120。

已经发现的是，根据本发明的实施方式的锁紧机构在预加载状态下具有良好的操作特性。即，甚至当极大的力被同时作用在该机构的活塞上时，锁紧机构的套筒能够相对于笼移动。

虽然以上所描述的实施方式利用马达和齿轮箱来驱动锁紧机构，在其它实施方式中，马达可以没有齿轮箱地被使用。作为另外一个可替代的，该机构可以由螺线管驱动。

虽然通过参考在以电子门锁形式的锁紧装置中的使用来描述该锁紧机构，其可以类似地被使用在其它类型的锁中，包括：大门锁、吊螺栓(drop bolt)和电插锁(electric mortiselock)。

可以看到的是，本发明的实施方式具有以下优点中的至少一个：

·锁紧机构具有优良的预加载特性；

·在中断电源事件中，锁可以使用板载电源被移动到解锁状态。

对包括在本文中的现有技术的任何参考都不能视为承认该信息是普通的一般知识，除非另外指出。

最后，应该理解的是，可以不背离本发明的精神或范围对原先所描述的部件进行各种变形或增加。

Claims (10)

1.一种锁紧机构，包括：

活塞；

多个锁紧元件；

包括缺口的笼，所述锁紧元件被容置在所述缺口中；以及

套筒；

所述套筒在解锁位置和锁紧位置之间相对于所述笼是可移动的；

在所述锁紧位置中，所述套筒使所述锁紧元件维持与所述活塞上的凹部接合，以限制所述活塞的移动。

2.根据权利要求1所述的锁紧机构，其中所述锁紧元件通常是球形的。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的锁紧机构，其中通过旋转所述套筒，所述套筒在所述套筒的解锁位置和锁紧位置之间被移动。

4.根据权利要求3所述的锁紧机构，其中所述套筒包括螺纹部，并且凭借所述螺纹部，旋转所述套筒导致所述套筒沿着所述套筒的螺纹移动。

5.根据任一前述权利要求所述的锁紧机构，其中所述活塞借助弹簧朝向延伸位置偏置。

6.一种电锁紧装置，其包括任一前述权利要求所述的锁紧机构。

7.根据权利要求6所述的电锁紧装置，其中所述套筒由马达和齿轮箱驱动。

8.根据权利要求6或7所述的电锁紧装置，还包括板载电源，所述板载电源被布置以便在电子门锁的电力被中断的情况下提供电源以将所述套筒移动到所述套筒的解锁位置。

9.根据权利要求6至8中的任一项所述的电锁紧装置，其中所述锁紧装置是电子门锁并进一步包括：

保持器；

壳体；

所述保持器枢轴地被安装在所述壳体中且在关闭位置和开启位置之间是可移动的；

所述活塞与所述保持器上的形成件配合，所述形成件被布置成当所述保持器从所述关闭位置移动到所述开启位置时移动所述活塞。

10.一种锁紧装置，其被布置成由外部电源供电并包括：

电源存储器件；以及

其中所述电源存储器件被布置成在所述外部电源中断或故障的事件中操作锁，以将所述锁从锁紧状态移动到解锁状态。

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