CN106121380A - 一种用于锁定装置的电动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锁具技术领域，更具体地说，尤其涉及密码锁的电动机构，其包括：一个固马达，一个固定在马达轴上的传动轴，一个套在传动轴上并可轴向位移的圆柱弹簧，一个设在传动轴上的可旋进圆柱弹簧相邻两圈之间的柱销，一个与马达同轴设置的匣体，其特征在于：该匣体包括可容纳圆柱弹簧的腔体和设在匣体上的第二滑槽，所述圆柱弹簧的两端设置有伸出于圆柱弹簧外圆的挡圈，所述挡圈位于第二滑槽以阻止圆柱弹簧转动。本发明采用两个半匣体结合后形成的腔体的结构，形成圆周均布的弧面，使限定圆柱弹簧径向跳动的能力显著提高，从而提高了装置的运行可靠性。

Description

一种用于锁定装置的电动机构

技术领域

本发明涉及锁具技术领域，更具体地说，尤其涉及密码锁的电动机构。

背景技术

本专利申请是在中国专利CN201110244325.0所公开的技术方案的基础上做出的改进。

现有的电子密码锁，普遍采用微型马达驱动的锁定机构。其中的技术方案之一是采用套在转轴上的螺旋弹簧和固定在转轴上的柱销，将马达的旋转运动转化为弹簧与柱销之间的直线运动，进而推动或拉动一个阻挡元件以控制锁舌收回。

由于成本原因，在电子密码锁中普遍采用微型直流马达。由于微型直流马达制造过程中存在的参数分散性，以及供电电池电压变化，其转速误差很大，即使采用减速齿轮组和控制通电时间也很难控制柱销相对于螺旋弹簧的行程。因此大部分情况下，都是行至弹簧端部（最后一圈）处，若马达尚未断电，柱销要么在此处打滑转动，要么堵转，由此产生较大的摩擦或者造成弹簧抖动和扭变。

当柱销沿弹簧螺线作相对运动时，因弹簧受柱销压力而压缩，由此产生较大的摩擦，该摩擦又产生使弹簧跟轴转动的力，容易造成弹簧跟轴转动和径向跳动，使弹簧不能平稳的轴向位移，不仅造成弹簧和滑块之间的磨损，还会产生柱销不能顺利旋进弹簧螺旋轨迹的故障。同时，柱销与弹簧之间的接触摩擦会造成柱销和弹簧的磨损。

中国专利CN201110244325.0所公开的技术方案，对控制弹簧跟转抖动和跳动提出了设置弹簧第三绕组以吸收缓冲马达起动和转向时柱销销对弹簧产生的振动和冲击，防止弹簧扭变或跳动的技术措施。对于解决柱销和弹簧摩擦损伤问题，CN201110244325.0未公开技术方案。

综上所述，解决弹簧跟转引起的抖动和跳动问题还有其它的技术途径可循，柱销和弹簧摩擦损伤问题需要得到解决，以及针对“柱销与螺旋弹簧相互作用，将马达的旋转运动转化为螺旋弹簧与柱销之间的直线运动，进而推动或拉动一个阻挡元件以控制锁舌收回”这一技术主题，对于锁的电动机构而言，使其性能得到进一步提高存在进一步改进的需求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种结构简单、安全可靠性高的锁的电动机构。

一种用于锁定装置的电动机构，包括：一个固马达，一个固定在马达轴上的传动轴，一个套在传动轴上并可轴向位移的圆柱弹簧，一个设在传动轴上的可旋进圆柱弹簧相邻两圈之间的柱销，一个与马达同轴设置的匣体，该匣体包括可容纳圆柱弹簧的腔体和设在匣体上的第二滑槽，所述圆柱弹簧的两端设置有伸出于圆柱弹簧外圆的挡圈，所述挡圈位于第二滑槽以阻止圆柱弹簧转动。

优选的，所述第二滑槽包括两个对称设置的斜面，所述挡圈包括由圆柱弹簧的两个自由端形成的两个圆环，两个圆环伸出于圆柱弹簧两端，圆环的轴线与圆柱弹簧轴线垂直，所述斜面与挡圈的圆环面相抵。

优选的，所述第二滑槽包括两个对称设置的斜面，所述挡圈包括由圆柱弹簧的两个自由端形成的颈部及与颈部连接的圆环，两个圆环伸出于圆柱弹簧的两端，圆环的轴线与圆柱弹簧的轴线平行，所述斜面与挡圈的颈部相抵。

其中，所述匣体包括两个沿匣体的轴线对称设置的第一半匣体和第二半匣体，所述第一半匣体和第二半匣体结合后形成的所述腔体，该腔体包括：圆柱形腔体和对称设于圆柱形腔体两侧的圆锥台形腔体，所述圆柱形腔体的直径大于柱销绕圆柱弹簧轴线径向旋转的直径，圆锥台形腔体的小圆直径大于圆柱弹簧的外径，圆锥台形腔体的大圆直径与圆柱形腔体直径相同。

其中，所述第一半匣体的端部或者第二半匣体的端部设有卡扣，所述第二半匣体的端部或者第一半匣体的端部设有与卡扣相配的卡钩，第一半匣体和第二半匣体均设有用于铆接第一半匣体和第二半匣体的铆钉孔。

其中，第一半匣体和第二半匣体相对应的结合面对称地设有凹陷，该凹陷包括一个斜面，第一半匣体和第二半匣体结合后凹陷形成第二滑槽。

优选的，所述第二滑槽的两个斜面的夹角为35度至45度。

优选的，还包括与柱销配合的轴瓦，所述传动轴设置有与轴瓦相配的轴瓦安装孔。

优选的，所述轴瓦为圆环形，所述柱销包括两个头对头设置的销钉，所述销钉具有直径大于轴瓦内孔的头部。

优选的，还包括一个设于两个销钉头部之间的定位块。

采用本发明的技术方案，可以取得以下有益技术效果：

1.采用两个挡圈和匣体第二滑槽的配合结构，挡圈与第二滑槽斜面或弧面接触，受力均匀，在阻挡圆柱弹簧跟转过程中可以有效地减少弹簧跳动和扭变。

2.采用两个半匣体结合后形成的腔体结构，与现有技术的框体相比，将限定圆柱弹簧径向跳动的平面变成了沿圆柱弹簧圆周外形成均布的弧面，使限定圆柱弹簧径向跳动的能力显著提高，从而提高了电动机构的运行可靠性。此外，在两个半匣体设置的卡扣结构和铆钉结构解决了半匣体牢固结合和准确定位问题。

3.采用在传动轴上设置与柱销滑动配合的含油轴瓦的技术措施，将滑动摩擦变为滚动摩擦，显著减小了柱销与圆柱弹簧的磨擦，有效地解决了柱销和圆柱弹簧的磨损问题。

4.本发明的技术方案所用零件少，结构简单，易于加工和安装。

附图说明

图1是本发明第一实施例的立体结构示意图。

图2是本发明第一实施例的立体结构分解示意图。

图3是本发明第二实施例的立体结构示意图。

图4是本发明第二实施例的立体结构分解示意图。

图5是本发明所述的匣体的立体结构示意图。

图6是本发明所述的匣体的另一个视角的立体结构示意图。

图7是本发明第一实施例所述的圆柱弹簧的立体结构示意图。

图8是本发明第二实施例所述的圆柱弹簧的立体结构示意图。

图9是本发明第一实施例在锁壳内处于锁定位置的示意图。

图10是本发明第一实施例在锁壳内处于开锁位置的示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

图1和图2示出了本发明的第一实施例的结构，图3和图4示出了本发明第二实施例的结构。从图中可以看出，两个实施例所包括的马达10，传动轴20和匣体40都是相同的，以及整个电动机构的外形与尺寸都是相同的，区别在于螺旋弹簧30和螺旋弹簧35的挡圈结构不同，以及是否采用了与柱销5相配的轴瓦结构。两个螺旋弹簧30和螺旋弹簧35都包括圆柱弹簧31和两个对称设在圆柱弹簧31两端的挡圈34，其中圆柱弹簧31是相同的，挡圈34的形状和大小也是相同的，螺旋弹簧30和螺旋弹簧35只是挡圈34伸出的长度和方向有所不同，因而造成本发明的一些工作状态有些不同，关于这一点和轴瓦结构会在后面详细说明。

在本发明的两个实施例中，马达10采用普通微型直流电机，传动轴20可以采用金属材料，也可以采用复合工程材料制作，传动轴20与马达轴套装固定，其采用过盈配合固定，传动轴20的外圆柱面21与圆柱弹簧31的内径滑动配合，在传动轴20的外圆柱面21中部垂直地设有安装孔23，柱销5装入安装孔后两端稍超出圆柱弹簧31外圆，柱销5的直径略小于圆柱弹簧31在自由状态下的弹簧节距，以便于在弹簧相邻的两圈之间旋进。传动轴20和圆柱弹簧31以及柱销5装到一起后，传动轴20、圆柱弹簧31和圆柱面21在同一轴线上。

从图1结合图5和图6可以看出，所述匣体40包括两个沿匣体40的轴线对称设置的第一半匣体41和第二半匣体42，所述第一半匣体41和第二半匣体42结合后形成的所述腔体50，该腔体包括：位于腔体中部的圆柱形腔体和对称设于圆柱形腔体两侧的圆锥台形腔体，所述圆柱形腔体的直径大于柱销绕圆柱弹簧轴线径向旋转的直径，圆锥台形腔体的小圆直径大于圆柱弹簧31的外径，圆锥台形腔体的大圆直径与圆柱形腔体直径相同。

具体的，匣体40是由两个对称的第一半匣体41和第二半匣体42组成，第一半匣体41和第二半匣体42的形状可以是圆柱形半壳，也可以是长方体半壳，它们各自包括了匣体端部43的一半，匣体头部45的一半，以及完整的腔体50的一半。对于完整的腔体50，它的中间部分是直径大于柱销5的旋转直径的圆柱形腔体，圆柱形腔体的两侧部分是从圆柱形腔体逐渐向两端过渡的圆锥台形腔体，它的最小直径接近但略大于圆柱弹簧31外径。第一半匣体41和第二半匣体42的端部设有直径比传动轴颈部22直径稍大的半圆孔，第一半匣体41和第二半匣体42结合后就形成了传动轴颈部22可以通过圆孔，圆柱弹簧31轴向位移被限定在腔体50两个内端面之间的范围内。

从图2结合图7可以看到，挡圈34是由圆柱弹簧31的两个自由端形成的两个对称的圆环，挡圈不仅伸出圆柱弹簧31外圆，而且也伸出了圆柱弹簧31两端。圆环的轴线与圆柱弹簧31轴线垂直，装配后挡圈34位于匣体40的第二滑槽48内，挡圈34与第二滑槽48的接触面是两个斜面47，当圆柱弹簧31受柱销5摩擦力跟转时，对应的一个斜面47抵住挡圈34阻止圆柱弹簧31转动（反转时，另一个斜面抵住挡圈）。

图5和图6示出了第一半匣体41和第二半匣体42的结构，可以看到，第一半匣体41和第二半匣体42相对应结合面上各设有一个凹陷，光滑的斜面47设在该凹陷内，第一半匣体41和第二半匣体42结合后形成了具有对称斜面的第二滑槽48，当圆柱弹簧31发生跟转时挡圈34可以平面地接触到斜面47上。经测算，第二滑槽48两个斜面47之间的夹角为35度至45度时，圆柱弹簧31抖动幅度最小。

圆柱弹簧31装入腔体50后，不仅它轴向位移的范围被准确地限定，而且它径向的位移或者跳动也被有效地限定。虽然传动轴20对圆柱弹簧31的径向位移具有限定作用，但由于圆柱弹簧31相对传动轴20要在锁定和解除锁定的状态之间运动，它们之间的间隙不易设的过小，否则会因摩擦造成圆柱弹簧31在压缩和释放过程中的轴向位移障碍。因此，采用与圆柱弹簧31外形相吻合的圆柱形匣体腔体50结构可有效地限定圆柱弹簧31的跳动或抖动，进而显著地提高电动机构运行可靠性。采用第一半匣体41和第二半匣体42结构，可以增加腔体50与圆柱弹簧31外圆的接触面积，使匣体40对圆柱弹簧31的限定作用更加明显。此外，这种零件结构也便于加工。

从图5和图6结合图1和图2可以看出，所述第一半匣体41的端部或者第二半匣体42的端部设有卡扣51，所述第二半匣体42的端部或者第一半匣体41的端部设有与卡扣51相配的卡钩，52第一半匣体41和第二半匣体42均设有用于铆接第一半匣体41和第二半匣体42的铆钉孔。具体的，所述第一半匣体41或第二半匣体42的结合固定方式是在第一半匣体41和第二半匣体42体端部外侧设置一对相互配合的卡扣51和卡钩52，也就是说在一个半匣体上设置卡扣51，在另一个半匣体对应位置设置卡钩52，从图3可以清楚地看到，它们是一对轴向进入互扣的凹槽和凸块，即第一半匣体41上凸块对应第二半匣体42上的凹槽，第一半匣体41上的凹槽对应第二半匣体42上的凸块。此外在匣体头部45设有铆钉孔53，用铆钉6将第一半匣体41或第二半匣体42固定在一起。为了更换地定位，在一个半匣体头部铆钉孔53旁边设置半圆形的定位槽54，另一个半匣体头部设置与定位槽54相配的定位条55。

图7表示出用于第一实施例的螺旋弹簧30的结构，图8示出了用于第二实施例的螺旋弹簧35的结构，两个螺旋弹簧的结构除了挡圈34的伸出方式不同外，其余部分完全相同。在螺旋弹簧30中，挡圈34的轴线与圆柱弹簧31是垂直的，在挡圈34与圆柱弹簧端圈31之间有一个弯折37，当圆柱弹簧31发生跟转时，两个挡圈34的圆环面抵在第二滑槽48的其中一个斜面47上，阻挡了圆柱弹簧31跟转。此外柱销5旋进至弯折37位置时，如果马达尚未断电，柱销5会被弯折37所阻挡不能继续转动，因此发生堵转。

在螺旋弹簧35中，所述挡圈34包括由圆柱弹簧31的两个自由端形成的颈部38及与颈部38连接的圆环，两个圆环伸出于圆柱弹簧31的两端，圆环的轴线与圆柱弹簧31的轴线平行，所述斜面47与挡圈34的颈部38相抵。具体的，挡圈34的圆环与圆柱弹簧31端圈之间有一个延伸段，也就是挡圈的颈部38，该颈部38平滑地从圆柱弹簧31的端圈延伸出来，并且具有一个与第二滑槽48的斜面47相同的倾角，当圆柱弹簧31发生跟转时，两个挡圈颈部38抵在第二滑槽48的其中一个斜面47上，阻挡圆柱弹簧31跟转。由于圆柱弹簧和挡圈之间是平滑过渡的颈部，当柱销旋5进至挡圈的颈部38位置时，如果马达10尚未断电，由于没有螺旋线可供柱销旋进，也没有阻挡柱销5旋转的弯折，柱销5会在此位置打滑。需要指出，本发明中的两个挡圈34的绕制方向是不同的，但它们的形状和尺寸是相同的，它们的位置是对称的，所起的作用是相同的，因此说它们是对称的。

在图3和图4所示，还包括与柱销5配合的轴瓦4，所述传动轴设置有与轴瓦4相配的轴瓦安装孔24。具体的，轴瓦4是圆环形，由耐磨含油材料制成，它的内孔与柱销5滑动配合，外圆与轴瓦安装孔24过盈配合。柱销5包括两个完全相同的销钉，该销钉具有直径大于轴瓦4内孔小于轴瓦安装孔24的头部，装配时两个销钉的头部相对地装入轴瓦安装孔24中，再将轴瓦4固定在轴瓦安装孔24中后就形成一个完整的柱销5，该完整的柱销5伸出转动轴部分的直径和高度与第一实施例的柱销5完全相同。为了避免两个柱销头部接触摩擦，还可以在两个销钉头之间设一个与轴瓦安装孔24过盈配合的定位块（图中为示出）。设置轴瓦4的益处是，柱销5在弹簧相邻两圈间旋进时，除了随传动轴20转动，自身也可以旋转，将原来与弹簧之间的滑动摩擦变为滚动摩擦。由此可以有效地降低和减少柱销和弹簧的磨损，特别当柱销5在挡圈的颈部38位置空转打滑时，此时磨擦力最大，采用轴瓦结构后可显著减小打滑时的摩擦。需要指出，在本发明中的第一实施例中也可以采用上述轴瓦4的技术方案，虽然，在第一实施例中柱销5在挡圈位置时被弯折37阻挡不再旋转，只存在柱销5旋进弹簧的较小摩擦力，因此可以不选择采用轴瓦结构以简化结构。但选择采用轴瓦结构后，可以地将柱销5在弹簧相邻两圈旋进的摩擦力降低到更小。

以下结合图9和图10说明本发明两个实施例的工作过程。

如图9所示，本发明的电动机构安装在一个转舌锁内，匣体40装在锁壳2内的第一滑槽3内，在图9中，匣体40处于伸出位置，在此位置，匣体头部45占据着第一滑槽左端的空间，如果要开锁，外力推动锁舌8转动使之收进锁壳2，与锁舌有配合关系的摆柱7同时转动以带动挡块9进入第一滑槽右端的空间。在未获开锁授权情况下，由于匣体头部45阻挡着挡块9，外力不能推动锁舌8转动收进锁壳2，锁舌8就这样被锁定了。从图9中可以看到，匣体40处于伸出位置时，柱销5位于圆柱弹簧31的右端（或者说圆柱弹簧在柱销的左边），与右边的挡圈34的弯折37相抵，两个挡圈抵在匣体第二滑槽48下面的斜面47上。

参见图10所示，如果收到开锁授权，也就是说锁的控制单元收到正确的开锁密码后给马达10通电，马达10开始顺时针方向旋转（从马达右侧看），柱销5顺时针地开始向圆柱弹簧31右端旋进，同时圆柱弹簧31向匣体40右端移动，当圆柱弹簧31右端接触到匣体腔体50端部后，匣体40受圆柱弹簧31推动向右移动，直到匣体头部45完全脱离原来占据的第一滑槽3左端的空间，此时外力推动锁舌8逆时针转动，同时带动摆柱7顺时针转动，以及摆柱再带动挡块9逆时针转动，使挡块进入第一滑槽3，与此同时锁舌8收进锁壳2，锁被打开。在此位置，柱销5位于圆柱弹簧31的左端（或者说圆柱弹簧在柱销的右边），左边的挡圈34的弯折37阻挡柱销5旋转，而挡圈抵在匣体40第二滑槽48上面的斜面47上。

开锁过程结束后，外力撤销，在锁舌复位弹簧偏置力作用下锁舌8转回到锁定状态，同时带动摆柱7逆时针转动，进而带动挡块9顺时针地从第一滑槽3转出，此时马达10通电逆时针转动，柱销5从圆柱弹簧31左端旋进圆柱弹簧，推动圆柱弹簧向匣体40左端移动，进而推动匣体向左移动，直到匣体头部45占据锁壳第一滑槽3左端的空间，回到图9所示的对锁舌的锁定状态。

第二实施例的工作过程与上述的第一实施例工作过程基本相同，它们之间的区别在于：在第一实施例中，当柱销5旋进到挡圈34位置时被挡圈处的弯折38挡住不能旋转，使马达10处于堵转状态；而在第二实施例中，当柱销5旋进到挡圈34位置时，柱销在挡圈与圆柱弹簧之间挡圈颈部39位置打滑，马达10不会处在堵转状态。

因为所选的微型马达可以短时间处于堵转状态，不会影响马达性能或对马达造成损害，因此，在技术上和实际应用中这两种弹簧结构都是可行的。无论采用哪种结构，当开锁或上锁过程结束后，都需要马达断电。通常电子控制的锁定装置都配置了类似位置开关的元件，侦测锁舌或滑块或其它与锁舌联动的零件位置变化，将信号传给锁定装置的控制单元，及时停止马达工作。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于锁定装置的电动机构，包括：一个马达，一个固定在马达轴上的传动轴，一个套在传动轴上并可轴向位移的圆柱弹簧，一个设在传动轴上的可旋进圆柱弹簧相邻两圈之间的柱销，一个与马达同轴设置的匣体，其特征在于：该匣体包括可容纳圆柱弹簧的腔体和设在匣体上的第二滑槽，所述圆柱弹簧的两端设置有伸出于圆柱弹簧外圆的挡圈，所述挡圈位于第二滑槽以阻止圆柱弹簧转动。

2.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述第二滑槽包括两个对称设置的斜面，所述挡圈包括由圆柱弹簧的两个自由端形成的两个圆环，两个圆环伸出于圆柱弹簧两端，圆环的轴线与圆柱弹簧轴线垂直，所述斜面与挡圈的圆环面相抵。

3.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述第二滑槽包括两个对称设置的斜面，所述挡圈包括由圆柱弹簧的两个自由端形成的颈部及与颈部连接的圆环，两个圆环伸出于圆柱弹簧的两端，圆环的轴线与圆柱弹簧的轴线平行，所述斜面与挡圈的颈部相抵。

4.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述匣体包括两个沿匣体的轴线对称设置的第一半匣体和第二半匣体，所述第一半匣体和第二半匣体结合后形成的所述腔体，该腔体包括：圆柱形腔体和对称设于圆柱形腔体两侧的圆锥台形腔体，所述圆柱形腔体的直径大于柱销绕圆柱弹簧轴线径向旋转的直径，圆锥台形腔体的小圆直径大于圆柱弹簧的外径，圆锥台形腔体的大圆直径与圆柱形腔体直径相同。

5.根据权利要求4所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述第一半匣体的端部或者第二半匣体的端部设有卡扣，所述第二半匣体的端部或者第一半匣体的端部设有与卡扣相配的卡钩，第一半匣体和第二半匣体均设有用于铆接第一半匣体和第二半匣体的铆钉孔。

6.根据权利要求4所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：第一半匣体和第二半匣体相对应的结合面对称地设有凹陷，该凹陷包括一个斜面，第一半匣体和第二半匣体结合后凹陷形成第二滑槽。

7.根据权利要求6所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述第二滑槽的两个斜面的夹角为35度至45度。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：还包括与柱销配合的轴瓦，所述传动轴设置有与轴瓦相配的轴瓦安装孔。

9.根据权利要求8所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述轴瓦为圆环形，所述柱销包括两个头对头设置的销钉，所述销钉具有直径大于轴瓦内孔的头部。

10.根据权利要求9所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：还包括一个设于两个销钉头部之间的定位块。