CN112127712A - 基于微能量供电的智能锁 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于微能量供电的智能锁，包括锁体及锁杆，还包括装配在锁体内的多级传动解闭锁组件及无源微能量模块；所述多级传动解闭锁组件包括电动动力源、凸轮件及至少两级杠杆传动单元，杠杆传动单元均包括功能杠杆和储能弹性件；所述无源微能量模块为所述电动动力源提供工作电源，所述凸轮件在所述电动动力源的驱动下转动；所述至少两级杠杆传动单元具有一个受所述凸轮件驱动而触发所述至少两级杠杆传动单元级联摆动的触发端，所述至少两级杠杆传动单元还具有一个在所述至少两级杠杆传动单元级联摆动时将所述闭锁部锁定或释放的卡扣机构。本发明能够将从外界临时获取的微能量作为供电电源，实现锁具的解锁。

Description

基于微能量供电的智能锁
技术领域
本发明涉及锁具技术领域，尤其涉及一种基于微能量供电的智能锁及多米诺传动开锁机构。
背景技术
智能锁经常被作为安全与工艺控制的锁控应用，其应用领域非常广泛，例如，面向城市重点公共设施的供电箱、配电网户外配电柜、变电站机构箱、电力计量箱的锁控；以及，用于物流的包装、车厢、货柜的锁控；还有，用于物料管理的油气管道阀门、商品煤样品保密容器等的锁控。
基于无源微能量供电技术的物联网智能锁具，因其自身无源技术的特性，在无法获取电源的工业应用环境下优势特点明显。由于微能量供电功率低，提供的微弱能量可交换的力矩十分有限，为此对智能锁具的开锁机构具有较高的设计要求。当前低功耗普通智能锁具开锁可靠性结构在设计上均具有一定局限性，特别是无源物联网智能锁具，因能量微弱，开锁力矩过小，导致开锁行程短、开锁力量不够，无法得到很好的推广和应用，相较常见的外置或内置电源供电方式的智能锁具在推广上还有相当大的差距。
具体地，主要存在以下几个问题：1.传统机械或有源锁具可轻松克服锁销的压缩弹簧产生的弹力+摩擦力达到开锁目的，而无源或微能量锁具因供能不足，按照常规设计容易导致开锁力矩不够。2.开锁时，无源锁具需要从环境取能、蓄能，时间长开锁体验较差，无法达到传统锁具的开锁体验。3.为了解决能量不足问题，需要更大的锁体空间进行特殊的结构设计。
发明内容
本发明旨在提供一种智能锁，能够将从外界临时获取的微能量作为供电电源，实现锁具的解锁。
为了实现上述目的，本发明采用技术方案如下：
一种基于微能量供电的智能锁，包括锁体、锁杆，锁杆具有一个配合于锁体内、并在一解锁位置和一闭锁位置间活动的闭锁部；其特征在于：还包括装配在锁体内的多级传动解闭锁组件及无源微能量模块；所述多级传动解闭锁组件包括电动动力源、凸轮件及至少两级杠杆传动单元，杠杆传动单元均包括功能杠杆和储能弹性件；所述无源微能量模块为所述电动动力源提供工作电源，所述凸轮件在所述电动动力源的驱动下转动；所述至少两级杠杆传动单元具有一个受所述凸轮件驱动而触发所述至少两级杠杆传动单元级联摆动的触发端，所述至少两级杠杆传动单元还具有一个在所述至少两级杠杆传动单元级联摆动时将所述闭锁部锁定或释放的卡扣机构。
作为具体的技术方案，所述至少两级杠杆传动单元包括助力杠杆、助力杠杆弹性件、锁扣杠杆及锁扣杠杆弹性件；所述助力杠杆通过一第一支点可摆动地设置于锁体内，助力杠杆一侧力臂的端部作为所述触发端，位于所述凸轮件下方，所述助力杠杆弹性件对助力杠杆所述一侧力臂施加向上的作用力；锁扣杠杆通过一第二支点可摆动地设置于锁体内，锁扣杠杆的一侧力臂的端部抵压于助力杠杆的另一侧力臂的端部下方，锁扣杠杆的另一侧力臂的端部设置有所述卡扣机构；所述锁扣杠杆弹性件对锁扣杠杆的所述另一侧施加向上的作用力。
作为具体的技术方案，所述助力杠杆的所述一侧力臂的端部向上突设有触动块，所述触动块位于所述凸轮件下方。
作为具体的技术方案，所述电动动力源为一电机，横向设置于锁体内中上部，所述凸轮件安装于电动动力源的驱动轴上，所述凸轮件具有至少两个凸轮顶点。
作为具体的技术方案，所述凸轮顶点被设计为逆转动方向上先为一段较平缓的上升沿、而后为一段陡降的下降沿。
作为具体的技术方案，所述助力杠杆弹性件为助力杠杆扭簧，套设于所述第一支点上，其一端与锁体抵顶配合，另一端配合于所述助力杠杆上的配合孔内。
作为具体的技术方案，所述锁扣杠杆弹性件为锁扣杠杆扭簧，套设于所述第二支点上，其一端与锁体抵顶配合，另一端配合于所述锁扣杠杆上的配合孔内。
作为具体的技术方案，所述闭锁部上朝向所述锁扣杠杆的一侧开设有卡槽，闭锁部上于所述卡槽的下方还周向开设有环形槽；所述卡扣机构包括上下间隔分布的第一卡块和第二卡块，第一卡块用于将锁杆的闭锁部上的卡槽向下卡紧；第二卡块为具有两个叉臂的叉状，第二卡块的两个叉臂卡入锁杆的闭锁部上的环形槽的两侧槽体内。
作为具体技术方案，所述智能锁还包括用于检测检测助力杠杆的摆动位置的第一传感器，所述智能锁还包括用于检测检测锁扣杠杆的摆动位置的第二传感器。
作为具体技术方案，所述无源微能量模块是通过NFC技术感应获取的电能；所述智能锁还包括RFID板和保护板，RFID板安装于所述锁体的外侧，保护板盖设于RFID板外侧，所述RFID板上设置有用于感应并获取电能的线圈。
本发明提供的智能锁，其具有以下有益效果：
(1)解闭锁组件包括两级以上的杠杆传动单元，每个传动单元均由功能杠杆和储能扭簧构成，储能扭簧可根据需要选择配置，且扭簧可以有其他形式的弹性件替代。每个传动单元具有机械储能、储能释放、能量传递、力量放大作用，基于该构造的解闭锁组件，在微能量的驱动下，能够实现对大弹力锁杆的机械开锁，支持手机、PDA、iPAD等移动终端实现非接触式电子授权开锁。由于支持通过移动终端以电子钥匙方式开锁，因而可以具有多级加密、远程授权、开锁过程管理等先进功能和高可靠特性。
(2)解闭锁组件的传动单元之间不直接对抗弹簧的弹力，而是通过结构设计将其转化为接触面摩擦力，以减少开锁对力的要求，达到降低能量要求。
(3)通过多级杠杆将上述摩擦力的力进一步缩小，最大限度地降低开锁力矩，以降低对能量的要求。通过释放弹簧储能来增加下一级传动动作所需力量的机构。
(4)凸轮件上的凸轮顶点为两个以上，因此，每次供能只需要驱动凸轮件转动几分之一圈即可，减少开锁时电机空转时间，增加开锁触发次数，避免空转损耗，在较小能耗消耗的前提下，即可以完成一次解锁操作，提升开锁响应和用户体验。
(5)通过合理布局设计，优化空间使用，最大限度减少锁具体积。
附图说明
图1为本发明实施例提供的智能锁的立体图；
图2为本发明实施例提供的智能锁的爆炸图；
图3为本发明实施例提供的智能锁的内部构造图；
图4为本发明实施例提供的智能锁中电动动力源、凸轮件、助力杠杆、锁扣杠杆配合于闭锁状态时的视图。
图5为本发明实施例提供的智能锁中电动动力源、凸轮件、助力杠杆、锁扣杠杆配合于解锁状态时的视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，为了便于说明，本申请中可能会对上、下、左、右、前、后、横向、纵向、轴向等方位进行定义，旨在便于清楚地描述构造的相对位置关系，并不用于产品在生产、使用、销售等过程中实际方位的限制。下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1和图2所示，本实施例提供的智能锁包括锁体10、锁杆20、多级传动解闭锁组件、无源微能量模块40。其中，多级传动解闭锁组件包括电动动力源31、凸轮件32、助力杠杆33、助力杠杆扭簧34、锁扣杠杆35、锁扣杠杆扭簧36。
需要说明的是，本实施例中的智能锁为挂锁，因此锁杆20为钩状的锁杆；可以理解的是，在其他应用需求下，锁杆不排除是直杆或其他形式。不论哪种形式，锁杆20都具有一个配合于锁体10内、并在一解锁位置和一闭锁位置间活动的闭锁部21。所述多级传动解闭锁组件装配在锁体10内，通过与锁杆20的闭锁部21配合，将位于闭锁位置的锁杆20锁定或释放。下文详述各部分的具体构造：
如图2所示，锁体10包括主壳体11及盖板12，盖板12固定装配于主壳体11侧面，锁体10内提供装配空间。锁体10内左部开设有闭锁孔111，锁杆20的闭锁部与闭锁孔111配合。结合图3所示，电动动力源31为一电机，横向设置于锁体10内中上部，电动动力源31的驱动轴位于右端，凸轮件32安装于电动动力源31的驱动轴上，受驱动轴驱动而转动。凸轮件32具有至少一个凸轮顶点321，本实施例中为三个凸轮顶点321。凸轮顶点321被设计为逆转动方向上先为一段较平缓的上升沿、而后为一段陡降的下降沿。
结合图3所示，助力杠杆33通过一第一支点101可摆动地设置于锁体10内，助力杠杆33的右力臂331的端部向上突设有触动块334，触动块334位于凸轮件32下方。助力杠杆扭簧34对助力杠杆33施加逆时针转动方向的作用力；具体地，助力杠杆扭簧34套设于第一支点101上，其一端与锁体10抵顶配合，另一端配合于助力杠杆33上的配合孔335内。锁扣杠杆35通过一第二支点102可摆动地设置于锁体10内，锁扣杠杆35的右力臂351的端部抵压于助力杠杆33的左力臂332端部下方，锁扣杠杆35的左力臂352的端部设置有卡扣机构353。锁扣杠杆扭簧36对锁扣杠杆35施加逆时针转动方向的作用力；具体地，锁扣杠杆扭簧36套设于第二支点上，其一端与锁体10抵顶配合，另一端配合于锁扣杠杆35上的配合孔355内。
锁杆20的闭锁部21上朝向锁扣杠杆35的一侧开设有卡槽211，闭锁部21上于卡槽211的下方还周向开设有环形槽212。锁扣杠杆35左力臂352端部所设置的卡扣机构353包括上下间隔分布的第一卡块和第二卡块，第一卡块用于将锁杆20的闭锁部21上的卡槽211向下卡紧；第二卡块为具有两个叉臂的叉状，第二卡块的两个叉臂卡入锁杆20的闭锁部21上的环形槽212的两侧槽体内。
无源微能量模块40装配于锁体10内下部，用于管理无源微能量并向电动动力源31提供工作电能。本实施例中，无源微能量是通过NFC技术感应获取的电能。参见图2所示，智能锁还包括RFID板13和保护板14，RFID板13安装于盖板12的外侧，RFID板13上设置有用于感应并获取电能的线圈。
结合图3、图4和图5所示，上述智能锁的工作原理如下：
需要解锁时，无源微能量模块40从移动终端(手机、PDA、iPAD等具有NFC模块的移动终端)获取微能量，并驱动电动动力源31(即电机)工作，以带动凸轮件32转动，凸轮件32上的凸轮顶点321向下抵压助力杠杆33的右力臂331端部，助力杠杆33克服助力杠杆扭簧34的作用力，右力臂331降下、左力臂332抬起；助力杠杆33将扭力放大到可以克服锁扣杠杆35摩擦阻力，此时助力杠杆33的左力臂332释放锁扣杠杆35的右力臂351，锁扣杠杆35释放锁扣杠杆扭簧36的储存能量，锁扣杠杆扭簧36驱动锁扣杠杆35摆动，使得锁扣杠杆35的左力臂抬起，同时锁扣杠杆35左力臂352端部所设置的卡扣353释放锁杆20的闭锁部21，此时锁杆20可以由当前的闭锁位置向上活动至解锁位置。
需要闭锁时，将锁杆20的闭锁部21向下压，向下抵压第二卡块，使得锁扣杠杆35左力臂352降下、右力臂351抬起，此时锁扣杠杆35左力臂352端部所设置的卡扣353向下卡紧锁杆20；同时，由于凸轮件32进一步转动后，其上的凸轮顶点321已经与助力杠杆33的右力臂端部错开，此时助力杠杆扭簧34将助力杠杆33的右力臂331抬起、左力臂332降下，助力杠杆33的左力臂332再次向下抵压锁扣杠杆35的右力臂351，锁扣杠杆扭簧36被压缩并储能。
本实施例中，解锁时第二卡块具有向上拨动锁杆20的功能，但是，为了更便于锁杆20在解锁后弹出，闭锁孔111底部还装设一个锁杆弹簧(图中未示)，对锁杆20施加向上的作用力。此外，参见图3所示，本实施例提供的智能锁还包括第一传感器61和第二传感器62，第一传感器61用于检测检测助力杠杆33的摆动位置，第二传感器62用于检测检测锁扣杠杆35的摆动位置，以此确定智能锁的解闭锁状态。具体地，第一传感器61用于检测检测助力杠杆33右力臂是否向下摆动至一第一预设位置，第二传感器62用于检测检测锁扣杠杆35右力臂的是否向下摆动至一第二预设位置。本实施例中，当助力杠杆33右力臂摆动至第一预设位置，且锁扣杠杆35右力臂向下摆动至第二预设位置时，智能锁为开启状态。第一传感器61和第二传感器62可以是光感测、接触感测或触动感测的方式。
以上实施例仅为充分公开而非限制本发明，凡基于本发明的创作主旨、无需经过创造性劳动即可等到的等效技术特征的替换，应当视为本申请揭露的范围。

Claims (10)

1.一种基于微能量供电的智能锁，包括锁体、锁杆，锁杆具有一个配合于锁体内、并在一解锁位置和一闭锁位置间活动的闭锁部；其特征在于：还包括装配在锁体内的多级传动解闭锁组件及无源微能量模块；所述多级传动解闭锁组件包括电动动力源、凸轮件及至少两级杠杆传动单元，杠杆传动单元均包括功能杠杆和储能弹性件；所述无源微能量模块为所述电动动力源提供工作电源，所述凸轮件在所述电动动力源的驱动下转动；所述至少两级杠杆传动单元具有一个受所述凸轮件驱动而触发所述至少两级杠杆传动单元级联摆动的触发端，所述至少两级杠杆传动单元还具有一个在所述至少两级杠杆传动单元级联摆动时将所述闭锁部锁定或释放的卡扣机构。
2.根据权利要求1所述的智能锁，其特征在于，所述至少两级杠杆传动单元包括助力杠杆、助力杠杆弹性件、锁扣杠杆及锁扣杠杆弹性件；所述助力杠杆通过一第一支点可摆动地设置于锁体内，助力杠杆一侧力臂的端部作为所述触发端，位于所述凸轮件下方，所述助力杠杆弹性件对助力杠杆所述一侧力臂施加向上的作用力；锁扣杠杆通过一第二支点可摆动地设置于锁体内，锁扣杠杆的一侧力臂的端部抵压于助力杠杆的另一侧力臂的端部下方，锁扣杠杆的另一侧力臂的端部设置有所述卡扣机构；所述锁扣杠杆弹性件对锁扣杠杆的所述另一侧施加向上的作用力。
3.根据权利要求2所述的智能锁，其特征在于，所述助力杠杆的所述一侧力臂的端部向上突设有触动块，所述触动块位于所述凸轮件下方。
4.根据权利要求3所述的智能锁，其特征在于，所述电动动力源为一电机，横向设置于锁体内中上部，所述凸轮件安装于电动动力源的驱动轴上，所述凸轮件具有至少两个凸轮顶点。
5.根据权利要求4所述的智能锁，其特征在于，所述凸轮顶点被设计为逆转动方向上先为一段较平缓的上升沿、而后为一段陡降的下降沿。
6.根据权利要求2所述的智能锁，其特征在于，所述助力杠杆弹性件为助力杠杆扭簧，套设于所述第一支点上，其一端与锁体抵顶配合，另一端配合于所述助力杠杆上的配合孔内。
7.根据权利要求2所述的智能锁，其特征在于，所述锁扣杠杆弹性件为锁扣杠杆扭簧，套设于所述第二支点上，其一端与锁体抵顶配合，另一端配合于所述锁扣杠杆上的配合孔内。
8.根据权利要求2至7任意一项所述的智能锁，其特征在于，所述闭锁部上朝向所述锁扣杠杆的一侧开设有卡槽，闭锁部上于所述卡槽的下方还周向开设有环形槽；所述卡扣机构包括上下间隔分布的第一卡块和第二卡块，第一卡块用于将锁杆的闭锁部上的卡槽向下卡紧；第二卡块为具有两个叉臂的叉状，第二卡块的两个叉臂卡入锁杆的闭锁部上的环形槽的两侧槽体内。
9.根据权利要求2至7任意一项所述的智能锁，其特征在于，还包括用于检测检测所述助力杠杆的摆动位置的第一传感器，及用于检测检测所述锁扣杠杆的摆动位置的第二传感器。
10.根据权利要求1至7任意一项所述的智能锁，其特征在于，所述无源微能量模块是通过NFC技术感应获取的电能；所述智能锁还包括RFID板和保护板，RFID板安装于所述锁体的外侧，保护板盖设于RFID板外侧，所述RFID板上设置有用于感应并获取电能的线圈。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113482458A (zh) * 2021-08-27 2021-10-08 汉达智能技术(浙江)有限公司 一种智能物联挂锁

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