CN1748070A - 旋转锁定机构,特别是用于锁圆筒的旋转锁定机构 - Google Patents

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伊格纳西奥·阿尔贝托·桑乔斯圣马尔塔
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Abstract

本发明涉及一种旋转锁定机构，尤其是用于锁定圆筒的旋转锁定机构。本发明的机构的特征在于，其包括：电动机(1)，锁定螺栓(6)，将电动机(1)的旋转转换为沿着上述锁定螺栓(6)的轴的直线移动的惯性旋转装置，与锁定螺栓(6)的向后收回行程相对的安装的弹性能蓄积装置，和用于所述锁定螺栓(6)的伸出/收回工作行程的直线导向装置。

Description

旋转锁定机构，特别是用于锁圆筒的旋转锁定机构
技术领域
本发明涉及一种旋转锁定机构，尤其是如用于电动机械锁中的锁圆筒的旋转锁定机构，该电动机械锁是通过一个包括一个自含动力的电动机械钥匙进行操作的，而且该电动机械锁包括一个容纳在一传统机械锁中的圆筒，并且该圆筒包括一个定子，在该定子中容纳有一个可旋转操作的转子，该转子具有一个用于一个这样的钥匙的外壳，当转动钥匙时，钥匙会引起所述转子旋转，而且该转子中的一个偏心装置可以将锁打开，该锁的转子具有一个用于一锁定螺栓的外壳，该锁定螺栓在一个所述的定子中可伸缩，所述旋转锁定机构本身容纳在该定子中，在这样的钥匙存在时，该旋转锁定机构引起所述锁定螺栓的伸出和收回。所述转子具有在所述两个电路之间传送能量和信息的元件。
背景技术
在Mutter的专利FR2808552中描述了一种在本领域已知的锁，其中描述了一种用于电子圆筒的锁定机构，该锁定机构包括一个容纳在所述转子中的锁定螺栓，而且该锁定螺栓防止了所述转子移动。利用一个由一电动机操作的凸轮将所述螺栓保持容纳在所述转子中。在开锁时，所述电动机旋转所述凸轮，从而释放所述螺栓并允许所述螺栓从它的外壳中退出，因而使得所述转子旋转并使所述锁操作。
在Herrera的专利US5,628,217中描述了另一种已知的锁，其中描述了一种电动机械圆筒，该圆筒的锁定机构包括一个容纳在所述转子中的锁定螺栓，而且该锁定螺栓防止在其中移动。利用一个电动机将所述螺栓保持容纳在所述转子中，而该电动机操作一个凸轮，该凸轮将所述电动机的旋转运动转换成线性移动。所述凸轮与一锁定螺栓连接。在开锁时，所述电动机旋转所述凸轮，将所述螺栓从所述外壳中退出，允许用户利用所述的钥匙旋转所述转子，因此打开所述锁。
在Lerchner的专利US6,227,020 B1中描述了又一种已知的锁，其中描述了一种可适用于电子圆筒的锁定装置。该机构包括一个由一电动机控制的启动器、以及一个防止所述转子旋转的锁定元件。当所述启动器处于开锁位置时，允许所述锁定元件的移动，而当所述转子旋转时，转子将所述锁定元件向一确定位置移动。当启动器处于锁定位置时，企图旋转转子，转子不会移动锁定元件，因为通过启动器防止了转子移动锁定元件。
在上述专利中描述的这种类型的锁定机构的缺点是，如果钥匙已经插入并相对于它的初始位置转动，保证转子的锁定是不可能的。如果转子外壳与锁定螺栓没有对齐，当电动机操作以锁定锁时，该机构不会移动。
因此，为了保证锁定，当钥匙在处于初始位置时从转子外壳中退出时，电动机应当操作。否则，所述螺栓会留在转子外壳的外面，从而允许转子旋转并打开锁。
这种类型的机构的另一个缺点是，它们并不适合用作一个锁定系统，该系统位于一个由一电子钥匙操作的电子圆筒中，在这里，圆筒的电源来自于一与钥匙自身成一体的电源。这是因为它们是双稳定系统，亦即，它们具有两个稳定位置，一个锁定位置和另一个开锁位置。通过操作电动机通常就可完成从一个位置到另一位置的转换。因此，为了将该机构放在它的锁定位置并因此而锁定该机构，施加能量到电动机是必须的。因为，在钥匙从圆筒转子退出时，供给圆筒的电源也被退出，为了将圆筒锁定而操作电动机是不可能的。
在上述专利中所描述的机构的主要缺点是，需要操作电动机来锁定机构并因此而关闭锁。如果圆筒机构通过电子钥匙自身而接收了它的电力，在退出所述钥匙时该电源就会被切断。因此，为了锁定机构，电动机需要利用包括在圆筒自身中的电源来操作。
一些所述的机构的另一缺点是，电动机必须克服在启动时的一些种类的摩擦。该摩擦会引起组成机构的各部件的磨损或在过度摩擦时不启动。
在机构启动期间存在的摩擦要求使用具有适当机械特征的电动机，从而克服这样的摩擦。这就包含了在选择所要求类型的电动机的较高的费用以及限制。
前述的机构在制造期间要求很高的水平的精确性，从而达到最小尺寸的无摩擦部件。
发明内容
由本发明所提供的机构包括：一个电动机、一个锁定螺栓、多个惯性旋转装置、一个弹性能蓄积装置以及多个直线导向装置，其中，所述惯性旋转装置用于将电动机的旋转转换成沿所述锁定螺栓的轴的直线移动，而所述弹性能蓄积装置与所述锁定螺栓的收回行程相对(inopposition)，另外所述直线导向装置用于所述锁定螺栓的伸出/收回行程；借此，所述电动机通过插入在它的转子外壳中的钥匙(key)的能源而电启动，所述惯性转换旋转装置包括一个轴向固定的旋转支架、一个或多个惯性旋转元件、一个启动器以及一个旋转/线性转换装置，其中，所述的旋转支架与所述电动机轴连接，所述惯性旋转元件相对于与电动机同轴旋转的轴产生了随旋转速度的增加而惯性动力增加，所述启动器与所述锁定螺栓连接且可与锁定螺栓同轴地移动，而所述旋转/线性转换装置设置在所述惯性旋转元件和与所述螺栓连接的启动器之间，另外，所述弹性能蓄积装置是一可压缩螺旋弹簧，该弹簧安装在与所述锁定螺栓连接的可移动启动器和轴向固定到所述电动机轴上的旋转支架之间，再者，这样的直线导向装置包括至少两个导轴或导杆，该导轴或导杆通过被连接到所述可移动启动器元件和旋转支架之一元件上而在直径上相对的位置处穿过另一元件。
亦即，所提议的机构本质上包括下述元件：
-一个电动机，该电动机在供给电能时旋转。
-一个转换机构，该机构的功能是将所述电动机的旋转运动转换成沿一线性方向的线性移动，该机构可用于完成圆筒开锁。当旋转速度最小时，该机构提供逆旋转的最小惯性。当旋转速度增加时，组成该转换机构的各部件以这样的方式分布，以致于它们的惯性动力相对于旋转轴增加，从而增加逆着绕这样的旋转轴旋转的惯性。所述转换机构由下述部件组成：
-一个旋转支架，该旋转支架的功能是将电动机的旋转传送给所述整个转换系统。
-一个或几个可移动的惯性元件，这些惯性元件以这样的方式设置，以致于在增加所述组件的旋转速度时，这些惯性元件以这样的方式分布，以使它们的惯性动力相对于所述旋转轴增加。
-一个启动器，该启动器能在一个方向上线性移动，该启动器的功能是移动一个锁定元件。
-一个转换元件，该转换元件的功能是将惯性元件的旋转移动转换成所述启动器元件沿一线性方向的线性移动。
-一个锁定元件，该元件可以完全插入一存在于圆筒转子中的外壳中。所述锁定元件在它的锁定位置防止所述圆筒转子与钥匙一起旋转，而在它的开锁位置允许圆筒转子与钥匙一起旋转。
-一个复位元件，该复位元件当其变形时可以储存机械势能，且该复位元件的功能是使所述转换系统的启动器元件回到它的静止位置。
这些元件的连接如下：
-所述电动机轴和转换系统通过所述旋转支架连接。这样，当电动机旋转时，转换机构就旋转。
-所述旋转支架和惯性元件以这样的方式连接，从而使得所述支架将它的旋转运动传送到所述惯性元件，而且允许所述惯性元件的移动以这样的方式移动，由此使得当旋转速度增加时，所述惯性元件相对于旋转轴增加它们的惯性动力。
-所述惯性元件和启动器元件通过所述转换元件以这样的方式连接，从而使得由惯性元件的旋转所引起的移动被转换成启动器元件的线性移动。
-所述复位元件以这样的方式设置，从而使得所述启动器的线性移动引起所述复位元件变形，由此以致将机械势能储存在所述复位元件中。
-所述启动器和锁定元件以这样的方式连接在一起，从而使得所述启动器的线性移动导致了锁定元件从转子外壳中退出，由此允许旋转并确保开锁。
根据本发明的一个实施例的变型，因为所述惯性旋转元件是等质量的重物，所述旋转/线性转换装置由与重物相等数量的细丝(filament)组成，而且该细丝被固定在所述可移动启动器上，并穿过在所述旋转支架上的相同数量的孔而直线地延伸，而且每条细丝在它的端部都具有这些重物之一。优选地，这些重物和细丝都是两个，且相对于旋转轴处于在直径上相对的两个位置上。
根据本发明的一实施例的另一个变型，所述惯性旋转元件是相等质量的重物，所述旋转/线性转换装置由通过相同数量的第一转向节连接到所述旋转支架和可移动启动器上的杆组成，而这些杆中的每一个都具有一个中心第二转向节，一个重物设置在该第二转向节上。优选地，所述惯性旋转元件是等质量的重物，所述旋转/线性转换装置由通过相同数量的第一转向节连接到所述旋转支架和可移动启动器上的杆组成，而这些杆中的每一个都具有一个中心第二转向节，一个重物设置在该第二转向节上。
本发明的优点如下：
-本发明提供了一种用于电子圆筒(cylinder)的锁定机构，其中在任何情形下都可确保该机构的锁定。该系统应当是容忍出错的，亦即，所述机构应当在电子部分失效的情形下确保锁的机械锁定。
-所提供的系统使用一个电动机以操作所述机构。该电动机的机械特征对于所述机构在锁定和开锁操作中的良好操作并不是决定性的，当选择电动机时只确保节省费用就行。
-而且，因为具有某些机械特征的电动机并不被要求，所以选择最小尺寸的电动机是可能的，因而节省了空间，这种情形在这种类型的锁中是如此的稀少。
-该机构不需要任何传动系统来增加电动机的力，因此简化了机构和节省了费用。
-该系统应当保证锁的机械锁定，而不必启动电动机。换言之，只通过断开操作电动机的能源，该机构就应当返回到它自己自动的锁定位置。
-所提供的系统在操作期间带来各部分之间最小的摩擦力。这样，该装置的磨损最小，从而确保提高圆筒的寿命。
附图说明
为了更好地理解本发明的本质，在附图中显示了一个工业实施例的一优选形式，该实施例仅作为一个例子来分析而不是作为限制。
图1显示了根据本发明的一个机构在静止位置的一例子，其中，除了所述电动机及其轴(1)外，该图是通过机构的中央剖开的剖视图。
图2显示了与图1相同的机构的一个例子，但是该机构处于启动位置。
图3显示了从与图1和2相同的机构的顶部所见的一视图，没有外壳或盒(11)。
图4显示了根据本发明的一个机构的另一个变型，该机构处于静止位置。
图5显示了与图4相同的变型，但是该机构处于启动位置。
图6显示了从与图4和5相同的变型的顶部所见的一视图。
这些示意图用了下述的标记：
1.-电动机及其轴
2.-惯性旋转元件或重物
3.-固定细丝或旋转/线性转换元件
4.-旋转支架
5.-可移动的启动器
6.-锁定螺栓
7.-转向节杆(knuckled rod)或旋转/线性转换元件
8.-复位弹簧
9.-第一转向节(knuckle)
9a.-第二转向节
10.-导轴或导杆
11.-容纳所述机构的外壳或盒
具体实施方式
关于上面列举的附图和标记，所述附图图示说明了本发明实施例的两种变型，目的是为了解释而不是限制。
图1显示了在静止位置的这种类型的一系统的一例子，在这里，该系统的关键(key)元件可以被识别：
-所述转换机构由与所述电动机轴连接的旋转支架(4)构成。所述支架(4)具有两个在直径上相对的孔，两条独立的细丝(3)直通这两个孔。在所述细丝(3)的一端，两个等质量的部件被固定其上，从现在起，这两个等质量的部件被称为重物(2)，而且它们是惯性元件。而这两条细丝(3)的另一端被固定在所述可移动的启动器(5)的两个在直径上相对的位置上。所述可移动的启动器(5)可以在旋转轴的方向上线性移动。所述可移动的启动器(5)在它的移动过程中由两个导轴或导杆(10)导向。
-所述转换元件由所述细丝(3)构成。
-所述锁定元件是一个圆柱螺栓(6)，该螺栓(6)与所述可移动的启动器(5)连接。
-用于弹性能蓄积的所述复位元件是一螺旋压缩弹簧(8)，该弹簧(8)固定在所述旋转支架(4)和所述可移动启动器之间。当所述可移动启动器向开锁位置移动时，所述弹簧被压缩并储存机械势能。
在开锁时所述机构的操作如下：
-在将电能供给所述电动机时，它的轴开始旋转，该轴与所述旋转支架(4)一起旋转。所述支架的旋转引起位于所述细丝(3)的端部的重物(2)旋转。由于离心力的作用，所述重物(2)倾向于在直径上相对的两个方向上分离，从而与所述旋转轴分开，且提高了所述整个惯性元件的惯性动力。
-当所述惯性元件的重物(2)分开时，保持着这两个重物且与所述可移动启动器连接的所述细丝(3)倾向于沿着电动机轴的长度移动所述支架，从而逼近所述旋转支架(4)。
-所述可移动启动器(5)的移动引起所述锁定螺栓(6)从所述转子外壳中退出，从而允许圆筒转子旋转并开锁。
-所述可移动启动器(5)和旋转支架(4)的接近引起所述复位弹簧(8)的变形并储存机械势能，此时该机构由于电动机(1)的旋转作用仍然处于启动位置。
-所述可移动启动器的移动引起所述锁定元件从所述转子外壳中退出，从而允许所述圆筒转子旋转而开锁。
图2显示了在启动位置时所描述的机构的关键元件布局。
在锁定时所述机构的操作如下：
-当移去所述电动机(1)的电源时，所述电动机(1)不再为所述旋转支架(4)的旋转出力。
-组成整个系统的各个部件的摩擦引起整个组合的角速度减少。
-当所述重物(2)的旋转速度减少时，保持重物(2)从所述旋转轴分开的离心力减少。离心力的减少允许所述重物(2)逼近所述旋转轴，从而减少重物(2)的惯性动力。这样，保持着重物并与可移动启动器连接的所述细丝(3)不再为使所述可移动启动器逼近旋转支架(4)出力。
-所储存在被压缩的复位弹簧中的机械势能倾向于使所述可移动启动器与所述旋转支架(4)分开。
-所述可移动启动器向它的静止位置的移动引起所述锁定元件插入所述转子外壳中，从而防止了所述圆筒转子旋转并导致锁关闭。
图4显示了这种类型的一系统的另一个例子，该系统处于静止位置，在这里，标识出了该系统的关键元件：
-所述转换机构由一个与所述电动机轴连接的旋转支架(4)和一个可移动启动器(5)构成。在所述旋转支架(4)上且在两个在直径上相对的位置，两条杆或旋转/线性转换元件(7)的端部通过两个转向节(9)固定在支架(4)上，以这样的方式允许杆相对于所述支架旋转。在两个杆的另一端，相等质量的的两个部件被固定在其上，从现在起，这两个等质量的部件将被称为重物(2)并构成惯性元件。在所述可移动启动器(5)中且在两个在直径上相对的位置，两条杆或旋转/线性转换元件(7)的端部通过两个第一转向节(9)固定在启动器(5)上，以这样的方式允许杆或旋转/线性转换元件(7)相对于所述支架旋转。两条杆或旋转/线性转换元件(7)的另一端通过一等数量的第二转向节(9a)而被铰接，而前面提到的重物(2)也被固定在该第二转向节(9a)上。
-所述转换元件包括所述转向节杆或旋转/线性转换元件(7)。
-所述锁定元件是一个锁定螺栓(6)，该螺栓(6)与所述可移动的启动器(5)连接。
-所述复位元件是一弹簧(8)，该弹簧(8)固定在所述旋转支架(4)和所述可移动启动器(5)之间。当所述可移动启动器(5)向开锁位置移动时，所述弹簧(8)被压缩并储存机械势能。
在开锁时所述机构的操作如下：
-在将电能供给所述电动机时，它的轴开始旋转，该轴与所述旋转支架(4)一起旋转。所述支架的旋转引起位于所述杆或旋转/线性转换元件(7)端部的重物(2)旋转。由于离心力的作用，所述重物(2)倾向于在直径上相对的两个方向上分离，从而与所述旋转轴分开，且提高了所述整个惯性元件的惯性动力。
-当所述重物(2)分开时，保持着这两个重物的所述杆或旋转/线性转换元件(7)倾向于沿着电动机轴(1)方向的长度移动所述可移动启动器(5)，从而逼近所述旋转支架(4)。
-所述可移动启动器(5)的移动引起所述锁定螺栓(6)从所述转子外壳中退出，从而允许圆筒转子旋转并开锁。
-所述可移动启动器(5)的移动引起所述复位弹簧(8)变形并储存机械势能，此时该机构由于电动机(1)的旋转作用仍然处于启动位置。
-所述可移动启动器(5)的移动引起所述锁定螺栓(6)从所述转子外壳中退出，从而允许所述圆筒转子旋转而开锁。
图5显示了当所描述的机构在启动位置时该机构的关键元件布局。
在锁定时所述机构的操作如下：
-当移去所述电动机(1)的电源时，所述电动机(1)不再为所述惯性旋转支架(4)的旋转出力。
-组成整个系统的各个部件的摩擦引起整个组合的角速度减少。
-当所述重物(2)的旋转速度减少时，保持重物(2)从所述旋转轴分开的离心力减少。离心力的减少允许所述两个重物(2)逼近所述旋转轴，从而减少重物(2)的惯性动力。
-所储存在被压缩的复位弹簧(8)中的机械势能倾向于使所述可移动启动器(5)与所述旋转支架(4)分开。
-所述可移动启动器(5)向它的静止位置的移动引起所述锁定螺栓(6)插入所述转子外壳中，从而防止了所述圆筒转子旋转并因而关闭锁。
在所述的机构中，可能会发生这样的情形：当停用所述系统时，所述转子旋转了一定的角度，这样使得所述锁定螺栓(6)不再与在所述转子中的它的外壳对齐。在这种情形下，所述锁定螺栓(6)防止了所述可移动启动器(5)在轴向上移动。
在这种情形下，因为所述惯性元件的旋转停止，所以维持重物(2)与所述旋转轴分开以及复位弹簧(8)被压缩的离心力消失。然而，所述复位弹簧(8)不能解压，因为所述可移动启动器不能在轴向上移动，而这是因为所述锁定螺栓(6)它自己不能再容纳在所述转子中。
当所述转子以这样的方式旋转以致于所述锁定螺栓(6)与它的转子外壳对齐时，所述复位弹簧(8)将会推动所述可移动启动器(5)，该可移动启动器(5)依次推动所述锁定螺栓(6)，从而使所述锁定螺栓(6)插入它的外壳中并防止所述转子旋转。换句话说，没有钥匙必须存在以确保所述锁完全关闭，相反地，物理地移动所述特定的钥匙(key)的行动迫使所述系统倾向于它的锁定状态，在这里，所述螺栓(6)尽力使自己容纳在它的转子外壳中并一旦在它可能时而这样做；如果，在移去所述钥匙(key)时，在所述螺栓和它的外壳之间存在一些不对齐，那么，一旦在没有钥匙时企图旋转所述转子，所要求的对齐就会完成，而且所述转子的旋转锁定也会被设立。

Claims (6)

1.旋转锁定机构，尤其是用于电动机械锁中的锁圆筒的旋转锁定机构，该电动机械锁是通过包括自含动力的电动机械钥匙进行操作的，而且该电动机械锁包括容纳在传统机械锁中的圆筒，并且包括定子，在该定子的中心容纳有可旋转操作的转子，所述转子具有用于一个所述钥匙的外壳，当转动钥匙时，钥匙会引起所述转子旋转，而且该转子中的偏心装置能够将锁打开，该锁的转子具有用于锁定螺栓的外壳，该锁定螺栓能在一个所述的定子中收回，在该定子中，所述实际的旋转锁定机构容纳在其中，在所述钥匙存在时，该旋转锁定机构引起所述锁定螺栓(6)的伸出和收回，其特征在于，该旋转锁定机构包括：电动机(1)、锁定螺栓(6)、惯性旋转装置、弹性能蓄积装置以及直线导向装置，所述惯性旋转装置用于将电动机(1)的旋转转换成沿所述锁定螺栓(6)的轴的直线移动，所述弹性能蓄积装置与所述锁定螺栓(6)的收回行程相对，所述直线导向装置用于对所述锁定螺栓(6)的伸出/收回移动操作提供直线导向；其中，所述电动机(1)通过插入在它的转子外壳或所述转子中的钥匙的能源来电启动，所述惯性转换旋转装置包括轴向固定的旋转支架(4)、一个或多个惯性旋转元件(2)、启动器以及旋转/线性转换装置(3，7)，所述的旋转支架(4)与所述电动机(1)的轴连接，所述惯性旋转元件随旋转速度的增加相对于与电动机同轴旋转的轴而增加惯性动力，所述启动器与所述锁定螺栓(6)连接且可随其同轴地移动，所述旋转/线性转换装置(3，7)安装在所述惯性旋转元件(2)和与所述锁定螺栓(6)连接的启动器(5)之间，所述弹性能蓄积装置是可压缩螺旋弹簧(8)，该弹簧(8)安装在与所述锁定螺栓(6)连接的可移动启动器(5)和轴向固定到所述电动机(1)的轴上的旋转支架(4)之间，而且，这样的直线导向装置包括至少两个导轴或导杆(10)，该导轴或导杆(10)连接到可移动启动器(5)和旋转支架(4)二者之一上，且紧密地在径向相对的位置处穿过二者之中的另一个。
2.根据前述权利要求所述的旋转锁定机构，尤其是用于锁圆筒的旋转锁定机构，其特征在于，所述惯性旋转元件(2)是相等质量的重物(2)，所述旋转/线性转换装置包括几个与所述重物(2)相同数量的细丝，所述细丝固定在所述可移动启动器(5)上，且穿过在旋转支架(4)上的相同数量的孔直线延伸，每条细丝在其端部都具有一个所述的重物(2)。
3.根据权利要求2所述的旋转锁定机构，尤其是用于锁圆筒的旋转锁定机构，其特征在于，所述重物(2)和细丝(3)都相对于所述旋转轴在直径上相对地定位。
4.根据权利要求1所述的旋转锁定机构，尤其是用于锁圆筒的旋转锁定机构，其特征在于，所述惯性旋转元件(2)包括几个相等质量的重物(2)，所述旋转/线性转换装置包括旋转/线性转换杆或元件(7)，该杆或元件(7)通过相同数量的第一转向节(9)连接到所述旋转支架(4)和可移动启动器(5)上，而所述旋转/线性转换杆或元件(7)中的每一个都具有中心第二转向节(9a)，所述重物(2)之一设置在该第二转向节上(9a)。
5.根据权利要求1所述的旋转锁定机构，尤其是用于锁圆筒的旋转锁定机构，其特征在于，所述重物(2)和所述旋转/线性转换杆或元件(7)都是处于两个在直径上相对的位置。
6.根据权利要求1所述的旋转锁定机构，尤其是用于锁圆筒的旋转锁定机构，其特征在于，所述电动机(1)的旋转提供了所述旋转支架(4)的旋转，而该旋转支架(4)通过细丝(3)或转向节杆(7)连接到惯性旋转件或重物(2)上，由此，旋转提供了重物(2)相对于它们的旋转轴离心分离，从而确保所述启动器支架(5)逆着所述复位弹簧(8)的压缩而移动。
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