CN104126047B - 具有集成式门位置传感器的门锁 - Google Patents

Abstract

一种具有集成式门位置传感器的门锁，包括定位在门碰块的后面的矩形磁体，以使在由用于门碰块的行业标准尺寸限制的可用空间中的磁场强度最大化。用于传感器的斜角式或阶梯式安装开口形成在门锁的前部板中，并且在非磁性面板后面。安装开口的形状允许磁场穿过面板和前部板深深地透入，以致动门位置传感器。传感器可以用在插锁或钻孔锁中。在一可选择实施例中，传感器是用弹簧安装的，以消除全部安装公差，并且保证传感器最大程度地向前，并且相对于非磁性面板的后部平齐。

Description

具有集成式门位置传感器的门锁

技术领域

本发明涉及具有集成式电子装置的门锁。更具体地说，本发明涉及具有集成式传感器的门锁，以探测安装有锁的门是打开的还是关闭的。

背景技术

在最近几年，门锁已经日益设计有集成式电子装置、致动器及传感器。这种类型的门锁典型地用在公共建筑物、商务及高端住宅用途中，其中，希望的是，监测门使用、探测未经授权的进入等。锁电子装置可以记录或使用在锁处的监测数据，或者它可以通过有线或无线连接发送数据，以便用在另一个位置处。

一般这种类型的电子锁监测一个或更多个内部锁元件的位置。例如，在锁内部的开关或传感器可以探测碰簧销何时伸出或缩回。碰簧销的缩回一般与门的使用相关联，但它不会明确地指示门是打开的还是关闭的。门可以通过将某种东西放置在门与门框之间以防止门关闭而保持打开。

类似地，在锁机构中的传感器可以监测在锁中的锁定元件的位置，以探测锁机构是否在锁定或解锁状态下。典型地，如果门被锁住，则它将不允许进入。然而，或许可能的是，锁在锁定状态下，而同时门被挡住而打开。

由于这些原因、和其它原因，常常希望的是，直接监测门位置，即监测门实际上是打开的还是关闭的。已知的是，通过用通常用在安全和警报系统中的类型的外部传感器监测门位置而进行这样的监测。然而，使用在锁外部的传感器难以让监测门位置的信息直接由门锁电子装置和/或用于门锁的中央控制系统使用。另外，外部门位置传感器安装较困难。它要求另外的钻孔、安装及布线。它较容易被损坏或干预。

优选的是，将门位置传感器集成到锁机构中，从而安装更简单，传感器更可靠，并且来自门位置传感器的数据可以由安全系统(该安全系统对锁进行控制)使用。

关于将门位置传感器集成到锁中的一个问题是，可以用于传感器的空间是有限的。典型地，它必须安装在沿门的竖向边缘的面板处，该面板面对门侧壁(门框的竖向部分)，在该处安装碰块(strike)。锁的这部分已经包括碰簧销、安装螺钉，并且可能包括锁舌、保护螺栓、及其它控制和安装或装配硬件。

相应地，大多数包括门位置传感器的现有技术锁将传感器定位在通常安装锁舌的地方，并且省去锁舌。然而，这种锁设计的安全性不如包括锁舌的锁的安全性，因而它不适用于高安全性用途。需要一种门位置传感器设计：这种门位置传感器设计不要求省去锁舌。

磁致动门位置传感器优于机械开关。磁致动传感器往往更坚固和更隐蔽，这对于高安全性用途是优选的。然而，常常难以将磁性传感器集成到锁中，因为锁机构典型地具有由钢、铁、或其它磁性材料制成的多个元件，这些磁性材料的全部都潜在地干扰磁性传感器的操作。

另外，关于磁致动电子传感器，希望的是，将传感器定位在锁机构中，并将磁体定位在门碰块中。然而，门碰块典型地由钢制成，它会干扰磁场。碰块包括用于碰簧销和锁舌的一个或更多个较大开口、以及用来将碰块紧固到门侧壁上的螺钉开口。这些开口严重地限制适用于磁体的空间。

甚至更具体地说，碰块和榫眼(或碰块和用于钻孔锁的锁孔开口)的尺寸一般由行业标准设置。门和门框制有一些开口，这些开口具有这些标准尺寸。这些标准化尺寸典型地称作“门预备”，并且满足这些标准的开口通常与门和框架一起提供。它们不经受变化。锁和碰块如果它们也要满足行业标准规格，则必须建造成能够匹配。在任何情况下，扩大碰块的尺寸都是不合期望的，因为这会向未经授权的人员指示门位置传感器的存在。

在行业标准门预备开口中的有限空间的大部分已经用于碰簧销、锁舌及任何保护螺栓，外加用来安装碰块和锁机构的螺钉开口。如以上说明的那样，这些空间限制至今已经典型地要求：当安装门位置传感器时，省去锁舌。通过省去锁舌而获得的空间已被用来提供用于安装门位置传感器的空间。需要一种门位置传感器设计：这种门位置传感器设计可供锁舌锁使用，该锁舌锁满足行业标准规格，并且配合在有限的可用空间内。也需要一种门位置传感器设计：这种门位置传感器设计可被改装成能够在现有的门锁和门碰块设计极有限的可用空间中工作。

一个相关问题是，插锁典型地具有壳体和装饰性“面板”。插锁壳体的前边缘(“面板”)和装饰性面板都典型地由磁性材料制成，这些磁性材料引起关于磁性传感器设计的问题。

有限空间与“隐藏”磁体的必要性的组合、联同磁性材料的问题，都已经使得非常难以为锁提供可靠的门位置传感器，特别是为具有锁舌的插锁。当门不良地铰连成在门与碰块板之间具有间隙(该间隙比通常的大)时，问题尤为突出。这将从在碰块板中的磁体向锁延伸的磁场减弱到这种程度：当将门关闭时，在锁中布置的磁性传感器将不再能够探测到减弱的磁场。这会导致“门是打开的”这种错误指示。

尽管似乎可能希望的是，将传感器延伸到间隙区域中，但不能这样做，因为这会使可见的传感器经受到攻击和损坏，并且潜在地可能干扰门的操作。

关于钻孔锁，碰块的小尺寸(与用于具有锁舌的插锁相比)产生类似问题，特别是对于在锁中的钻孔，这些锁具有两件前部板，类似于用于插锁的面板/前部板设计。

相应地，在业内需要一种改进型门锁设计，其具有集成式门位置传感器，其中，传感器非常小，以配合在锁舌旁边或在有限的可用空间中。改进型设计或方法必须允许在锁中的传感器可靠地响应来自布置在关联碰块中的磁体的磁场，即使当在锁与碰块之间的间隙在安装之后超过行业标准时，也应如此。

发明内容

有鉴于现有技术的问题和缺陷，本发明的一个目的因此是，提供一种具有集成式磁致动传感器的门锁，该集成式磁致动传感器可被安装在有限空间中。

本发明的另一个目的是提供一种门碰块，这种门碰块使用比当前设计更适用的空间，以增大磁场。

本发明的又一个目的是提供一种带榫眼的门锁，这种门锁具有与门位置传感器相联接的可操作锁舌。

借助于说明书，本发明的另外其它目的和优点将会部分地显现、并且将会部分地显明。

对于本领域的技术人员将是显明的以上和其它目的在本发明中实现，本发明的目的在于一种门锁，这种门锁具有碰簧销、磁致动门位置传感器、以及是优选的但也是选择性的锁舌。锁包括前部板，该前部板具有前部正面、后部正面、用于磁致动门位置传感器的安装开口、及用于碰簧销的碰簧销开口。

如果锁包括锁舌，则前部板也包括用于锁舌的开口。碰簧销开口、用于门位置传感器的安装开口、以及选择性的锁舌开口穿过前部板从前部正面延伸到后部正面。

安装开口在前部板的前部正面处比在前部板的后部正面处大，以允许磁场透入到安装开口中到门位置传感器。锁还包括非磁性面板，该非磁性面板覆盖前部板。面板具有用于碰簧销的开口，并且如果锁包括锁舌，则它具有用于锁舌的开口。

提供非磁性碰块，以与锁相对应。碰块包括磁体，该磁体安装到碰块的后部侧上，用来致动门位置传感器。用于碰簧销和选择性的锁舌的碰块开口设置在碰块中。磁体布置在碰块的周缘处，从而它避开碰簧销和锁舌开口、和用来将碰块安装到门上的安装孔。

磁体优选地是矩形的。优选的是，要有两块磁体，从而碰块可以安装成面向任一个方向。在门碰块后面的矩形磁体使得在可用空间(该可用空间由用于门碰块的行业标准尺寸限制)中的磁场强度最大化。用于传感器的安装开口形成在前部板中，并且在锁中的非磁性面板后面。它可以是斜角式的或阶梯式的，这允许磁场深深地透过面板和前部板，以致动传感器。传感器可以用在插锁或钻孔锁中。它可以是笛簧开关、霍尔效应传感器或其它以磁性方式操作的传感器。

在一个可选择实施例中，传感器是用弹簧安装的，以消除全部安装公差，并且保证，传感器最大地向前和相对于非磁性面板的后部平齐。

附图说明

据信是新颖的本发明的特征和本发明的元素特性在所附的权利要求中详细地叙述。附图仅用于例示目的，并未按比例画出。然而，本发明本身，就组织和操作方法而论，都可以通过参考在下文中的详细描述而被最好地理解，该详细描述联系附图取得，在这些附图中：

图1是根据本发明一个实施例的插锁的分解立体图，该插锁具有门位置传感器和门碰块，该门碰块具有矩形磁体。

图2是根据在图1中看到的本发明实施例的组装后的插锁的右视图，该组装后的插锁具有门位置传感器和门碰块，该门碰块具有矩形磁体。所示的插锁与门碰块相对，在它们之间具有间隙。

图3是在图2中看到的锁的前视图。该视图从门侧壁朝向锁，并因此示出碰块的后部侧，该碰块具有就位的磁体。

图4是沿在图2中的线4-4取得的横截面。

图5是在图4中标记“5”的区域的详细视图，按放大比例示出间隙、传感器及磁体的细节。

图6是立体图，示出了图1的门位置传感器。

图7是图6的门位置传感器的分解视图。

图8示出了来自在图1中的磁体的磁力线，以表明在前部板中的斜角式凹口(该斜角式凹口围绕门位置传感器)如何允许磁场更好地透入到门位置传感器中。没有示出面板和碰块。

图9仅用于与图8比较的目的，以表明在门位置传感器周围的非斜角式设计将会妨碍磁力线深深透入到传感器。

图10示出本发明的一个可选择实施例，在该可选择实施例中，用阶梯式开口替换在图8中所示的实施例中的斜角式开口。

图11示出本发明的另一个实施例，在该实施例中，传感器是用弹簧安装的，以保证传感器尽可能地靠近面板的后部，以使从传感器到磁体的距离最小化。

图12是在图11中看到的实施例的用弹簧加载的传感器支架的详细立体图。

图13是在图12中看到的用弹簧加载的传感器支架的分解图。

图14是本发明的又一个实施例，在该实施例中，将门位置传感器安装到在用于锁中的钻孔的碰簧销中有限的可用空间中，该锁包括围绕碰簧销的两件前部板。

具体实施方式

在描述本发明的优选实施例时，在这里将对附图的图1-14进行参考，在这些附图中，类似附图标记指本发明的类似特征。

参照图1，插锁10包括前部板12。碰簧销14、保护螺栓15及锁舌16穿过在面板中的对应开口是可操作的。前部板12包括斜角式安装孔18，该斜角式安装孔18接纳磁致动门位置传感器20。参照图6和7，门位置传感器20包括传感器支架22、和磁致动传感器24，该传感器支架22优选地是塑料或其它非磁性材料的，该磁致动传感器24可以是笛簧开关、霍尔效应传感器或其它磁操作传感器装置。

传感器支架22的形状设置成用以配合到在面板12中的斜角式安装开口18中。优选地，传感器支架22卡合到斜角式开口中。前部板12可以是磁性材料的，该磁性材料允许常规钢外壳或壳体用于插锁。传感器支架22包括成形开口26，该成形开口26接合传感器24。开口26的形状设置成用以只将传感器接纳和保持在正确取向中，以由来自磁体28或30(见图1)的磁场致动，该磁体28或30安装在碰块板36的后部侧上的对应凹口32、34中。

插锁的前部板12覆盖有非磁性面板38。面板覆盖门位置传感器20，防止它被看到。磁体28、30也隐藏在碰块的后部侧上，该碰块安装在门侧壁上(未示出)。

在面板中的开口40、42允许锁舌和碰簧销穿过面板突出。在碰块中的对应开口44大得足以接纳锁舌和碰簧销。也可以使用用于每个元件的个别开口。在碰块的相对角部中的两块磁体28、30允许它在任一个方向上安装，以适应左和右摆动门。

将特别注意到，碰块36具有标准尺寸，以与标准插锁相匹配，该标准插锁安装在标准插锁开口中。碰块由非磁性材料制成，并且设有安装孔46、48。碰块的尺寸和标准化尺寸限制磁体的可用空间。现有技术设计至今一直使用盘形磁体。

盘形磁体是有吸引力的，因为它们比较便宜。用盘形磁体减少对准问题。然而，以前还未认识到，当盘形磁体必须配合到由标准(如插锁碰块的标准化尺寸)约束的有限空间中时，盘形磁体对磁体的尺寸起到限制作用。

本发明为了改进性能而使用矩形磁体。这些磁体允许添加的磁体材料配合到对于行业标准门预备有限的可用空间中的“角部”中。可用空间的这些角部不能由该类型的常规盘形磁体使用，该常规盘形磁体具有圆形周界，用在现有门传感器设计中。部分地，矩形磁体的较大尺寸的使用，容许本发明用作对于现有门锁设计的改装。

更具体地说，行业标准碰块的边缘和标准安装孔46的位置限制凹口32的尺寸。盘形磁体可能限制成最小尺寸的盘或矩形磁体28。已经发现，通过使用所示类型的矩形磁体，可以得到近乎加倍的磁场强度。

尽管矩形磁体具有比盘形磁体较不对称的磁场形状，但通过控制安装可控制传感器24的取向，以优化在由矩形磁体产生的磁场中传感器的灵敏度。然而，即使关于矩形磁体、和优化的安装取向，在门与侧壁之间(即在面板与碰块之间)的非常大的间隙会产生错误操作。

为了改进性能，本发明使用用于传感器的专门成形安装开口18。安装开口在前部处比在后部中大。在优选设计中，它可以是斜角式开口，然而，如在图10中可看到的那样，它可以是阶梯式开口。参照图8，可看到的是，如果开口18是斜角式的，则来自磁体28的磁力线50会更深地延伸到安装开口18中，以致动传感器24。图8可与图9相比较，在图9中，示出了产生磁力线50’的磁体28’。直边常规钻削开口18’形成在前部板12’中，该前部板12’由钢或其它磁性材料制成。磁力线50’由于安装孔18的形状，比在图8中的磁力线50在致动传感器24方面低效。

参照图10，在前部板12”中的阶梯式安装孔18”允许磁力线50”比在图9的圆柱形孔中更深地进入传感器24。

通过监测门位置传感器，以探测何时锁实际上与碰块相邻，可以确定门究竟是关闭着的还是打开着的。插锁优选地供给有用以探测保护螺栓、碰簧销、锁舌的位置；锁定或解锁状态等等的另一些传感器。这些传感器的组合可探测各种状态、故障、安全问题、等等。

图11示出本发明的一个可选择实施例。前部板12和面板38不变。斜角式开口18不变，并且如上文描述的那样操作。然而，在此，传感器24不是永久地固定在固定支架中，而是安装在滑动弹簧支架52中。滑动弹簧支架52的目的是保证传感器24与面板38的后部表面平齐，并且与其完全相接触。面板38甚至还可以设有凹口，以允许传感器24稍微更靠近在碰块板54中的磁体。

碰块板54与在前述实施例的碰块板36的不同之处在于，它设有盘形磁体56、58，这些盘形磁体56、58安装在对应凹入开口60、62中。如上文描述的那样，盘形磁体的尺寸由碰块板安装孔46、48的位置限制。因而，弹簧支架52用来消除全部安装公差(这些安装公差可能将传感器保持在离磁体稍远的固定支架上)。

参照图12和13，将传感器24保持在托架66中，该托架66沿轨道68在弹簧支架52中滑动。弹簧70将托架66和传感器24推向在图12中看到的位置。弹簧支架安装在锁中，使传感器24向前伸到斜角式(或阶梯式)开口外。

首先将插锁安装在门榫眼中，并且然后将面板安装在它上面。弹簧70将传感器24保持在前部板外，并且随着安装面板，面板的后部接触传感器24，并且压缩弹簧70，使传感器向后轻微地滑动到锁机构中。这保证，传感器24尽可能远地向前。

弹簧支架52也可以与如上文所描述的碰块板36和矩形磁体一道使用。

图14示出钻孔锁100，该钻孔锁100驱动碰簧销机构102，该碰簧销机构102具有碰簧销104，该碰簧销104延伸穿过常规前部板106(典型地由钢或其它磁性材料制成)和非磁性面板108。碰簧销延伸到非磁性碰块中，该非磁性碰块安装在门侧壁中。碰块110设有矩形磁体114、116(如上文描述的那样)，这些矩形磁体114、116配合到凹口116、118中。用安装的碰块，隐藏磁体。

前部板106包括斜角式开口120，该斜角式开口120接纳传感器20，如在图6和7中描绘和示出的那样。

尽管已经联系具体优选实施例具体地描述了本发明，但本领域的技术人员显然可以基于以上描述而做出多种可选择例、改进及变更。因此，所附的权利要求书将涵盖任何落在本发明的真实范围和精神内的这样的可选择例、改进及变更。

因而，在此描述了本发明，而要求保护的内容参见权利要求。

Claims (22)

1.一种门锁机构，其包括：

锁，其具有碰簧销；

安装在传感器支架中的磁致动门位置传感器；

前部板，其用于所述锁，所述前部板具有前部正面、后部正面、用于所述磁致动门位置传感器的安装开口、及用于所述碰簧销的碰簧销开口，所述碰簧销开口和安装开口穿过所述前部板从所述前部正面延伸到所述后部正面，并且所述安装开口在所述前部板的前部正面处比在所述前部板的后部正面处大，以允许磁场透入到所述安装开口中，并且穿过所述前部板透入到所述门位置传感器，其中，所述传感器支架卡合到在所述锁中的前部板中的所述安装开口中；

非磁性面板，其覆盖所述前部板，所述非磁性面板具有用于所述碰簧销的开口；

非磁性碰块，其适于安装到门框上，所述碰块具有用来接纳所述碰簧销的碰块开口；以及

磁体，其安装到所述碰块上，用来致动所述门位置传感器。

2.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述磁体是矩形磁体。

3.根据权利要求2所述的门锁机构，其中，所述矩形磁体安装到在所述碰块的后部侧上的所述碰块的角部处，并且所述矩形磁体具有的宽度与从所述碰块的边缘到在所述碰块中的用来将所述碰块安装到门框上的安装开口的距离大致对应。

4.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述磁体安装到所述碰块的后部侧上。

5.根据权利要求4所述的门锁机构，其中，所述磁体具有的厚度小于所述碰块的厚度，并且所述磁体安装于在所述碰块的后部侧上的对应凹口中。

6.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述磁体是盘形磁体。

7.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述碰块绕水平中心线限定相对端部，并且所述碰块还包括第二磁体，该第二磁体相对于另一块磁体绕所述碰块的中心线对称地安装，以允许所述碰块安装成，当所述碰簧销接合所述碰块时，所述相对端部中的任一个端部位于另一个端部的上方，使所述磁体中的任一个磁体与所述磁致动门位置传感器对准。

8.根据权利要求1所述的门锁机构，其中：

所述锁还包括锁舌；并且

所述前部板还包括用于所述锁舌的锁舌开口，所述锁舌开口穿过所述前部板从所述前部正面延伸到所述后部正面。

9.根据权利要求8所述的门锁机构，其中，用于所述磁致动门位置传感器的所述安装开口布置在所述锁舌开口上方。

10.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述非磁性面板覆盖用于所述磁致动门位置传感器的所述安装开口，以防止当门打开时用肉眼观察到所述磁致动门位置传感器。

11.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，用于所述磁致动门位置传感器的所述安装开口具有斜角式边缘，从而所述安装开口在所述前部板的前部正面处比在所述前部板的后部正面处大，所述斜角式边缘起如下作用：允许磁场从所述碰块中的所述磁体深深地穿伸到所述安装开口中，并且穿过所述前部板延伸到所述门位置传感器。

12.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，用于所述磁致动门位置传感器的所述安装开口具有阶梯式边缘，从而所述安装开口在所述前部板的前部正面处比在所述前部板的后部正面处大，所述阶梯式边缘起如下作用：允许磁场从所述碰块中的所述磁体深深地穿伸到所述安装开口中，并且穿过所述前部板延伸到所述门位置传感器。

13.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述磁致动门位置传感器安装在所述传感器支架中，所述传感器支架由非磁性材料制成。

14.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述传感器支架的形状设置成用以配合在所述锁中的前部板中的所述安装开口中，所述传感器支架在所述前部板的前部正面处较大、在所述前部板的后部正面处较小。

15.根据权利要求14所述的门锁机构，其中，所述传感器支架是塑性的。

16.根据权利要求15所述的门锁机构，其中，所述传感器支架的形状设置成用以按与由安装到所述碰块上的磁体产生的磁场相对应的预定取向而卡合到在所述锁中的前部板中的所述安装开口中。

17.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述磁致动门位置传感器是笛簧开关。

18.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述磁致动门位置传感器是霍尔效应传感器。

19.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，具有碰簧销的所述锁是插锁。

20.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，具有碰簧销的所述锁是钻孔锁。

21.根据权利要求1所述的门锁机构，其中，所述磁致动门位置传感器滑动地安装在传感器支架内，并且所述传感器支架包括弹簧，该弹簧推动门位置传感器穿过在所述前部板中的所述安装开口，并且与所述面板相接触。

22.根据权利要求21所述的门锁机构，其中，所述面板包括在所述面板的后部表面中的凹口，用来接纳所述磁致动门位置传感器，在所述面板中的所述凹口允许在所述传感器支架中的弹簧使所述门位置传感器移动而靠近所述面板的前部表面。