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Diese Anmeldung bezieht sich auf die, und beansprucht die Priorität der, vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/148,301 mit dem Titel „ELECTROMECHANICAL COMPRESSION LATCH AND LATCHING SYSTEM“, eingereicht am 16. April 2015, deren Inhalt hiermit in vollem Umfang und für alle Zwecke in den vorliegenden Text aufgenommen wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verschlusssysteme, und betrifft insbesondere Verschlüsse, die dafür verwendet werden können, Komponenten gegeneinander zu pressen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Herkömmlicherweise müssen Unterbringungsräume zur Verwendung im Freien (wie zum Beispiel solche an Fahrzeugen, wie Automobilen oder Booten) vor Umwelteinflüssen geschützt werden, um eine Beschädigung ihres Inhalts zu verhindern. Zum Beispiel muss der Motorraum auf einem Boot in einer solchen Weise abgedichtet sein, dass verhindert wird, dass Niederschlag oder sonstiges Wasser in den Motorraum eindringt und den Motor beschädigt.
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Für diese Arten von Unterbringungsräumen ist es wichtig, jedes Mal, wenn der Raum wieder geschlossen wird, eine ordentliche Abdichtung zu erreichen. Diese Abdichtung kann hergestellt werden, indem die Tür des Raumes gegen das Raumgehäuse gepresst wird, um eine luftdichte Umgebung innerhalb des Raumes aufrecht zu erhalten. Jedoch kann es aufgrund der Größe oder des Gewichts der Raumtür, des Wetters oder anderer Faktoren für einen Nutzer schwierig sein, jedes Mal, wenn der Raum wieder geschlossen wird, eine ordnungsgemäße Abdichtung zu erreichen.
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Dementsprechend besteht Bedarf an verbesserten Systemen für Verwendungszwecke wie zum Beispiel das Abdichten der Öffnung eines Unterbringungsraumes. Außerdem besteht des Weiteren Bedarf an verbesserten Verschlüssen und Verschlusssystemen, die eine Kompression zwischen den verschlossenen Komponenten herstellen können.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen Verschlüsse, Verschlussbaugruppen und Verschlusssysteme, die dafür konfiguriert sind, Komponenten lösbar gegeneinander zusammenzudrücken.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verschlussbaugruppe offenbart. Die Verschlussbaugruppe ist dafür konfiguriert, Komponenten lösbar gegeneinander zusammenzudrücken. Die Verschlussbaugruppe enthält einen Verschluss und eine Aufnahme. Der Verschluss hat ein Gehäuse und einen Stift, der sich von dem Gehäuse entlang einer Stiftachse erstreckt. Der Stift ist für eine Längsbewegung entlang der Stiftachse montiert. Der Verschluss enthält des Weiteren einen Motor, der so gekoppelt ist, dass er den Stift in Längsrichtung bewegt. Die Aufnahme definiert eine Öffnung, die sich entlang einer Aufnahmeachse erstreckt und dafür positioniert ist, den Stift des Verschlusses aufzunehmen. Die Aufnahme hat einen Halter, der in Richtung der Aufnahmeachse vorgespannt ist. Die Verschlussbaugruppe hat eine offene Position, in der der Stift distal entlang der Stiftachse herausgeschoben ist und in der Öffnung aufgenommen ist. Die Verschlussbaugruppe hat außerdem eine verschlossene Position, in der der Stift proximal entlang der Stiftachse zurückgezogen ist, während der Halter mit dem Stift im Eingriff steht.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verschlusssystem offenbart. Das Verschlusssystem enthält mehrere Verschlussbaugruppen, wie im vorliegenden Text beschrieben. Mindestens eine der Verschlussbaugruppen hat einen Sender, der dafür konfiguriert ist, ein Signal zu senden, wenn mindestens eine der Verschlussbaugruppen in der offenen Position ist. Mindestens eine weitere der Verschlussbaugruppen hat einen Signalempfänger, der dafür konfiguriert ist, das Signal zu detektieren. Die Verschlussbaugruppen sind dafür konfiguriert, sich zu der verschlossenen Position zu bewegen, nachdem alle Verschlussbaugruppen in der offenen Position sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verschluss offenbart. Der Verschluss ist zur Verwendung mit einer Aufnahme konfiguriert, um Komponenten lösbar in Kompression relativ zueinander in Eingriff zu nehmen. Der Verschluss enthält ein Gehäuse, einen Stift und ein Dichtungselement. Das Gehäuse definiert eine innere Region und eine Öffnung, die sich zwischen der inneren Region und einer Außenseite des Gehäuses erstreckt. Der Stift erstreckt sich von der inneren Region des Gehäuses durch die Öffnung entlang einer Stiftachse. Der Stift ist für eine Längsbewegung entlang der Stiftachse montiert. Das Dichtungselement ist mit dem Gehäuse gekoppelt. Das Dichtungselement blockiert nicht die Längsbewegung des Stiftes und bildet eine Dichtung, wobei der Stift das Eindringen von Flüssigkeit von außerhalb des Gehäuses in die innere Region des Gehäuses durch die Öffnung des Gehäuses hindurch verhindert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass gemäß der gängigen Praxis die verschiedenen Elemente in den Zeichnungen nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Elemente im Interesse der Übersichtlichkeit nach Bedarf vergrößert oder verkleinert werden. In den Zeichnungen sind die folgenden Figuren enthalten:
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1 zeigt eine beispielhafte Verschlussbaugruppe, die dafür konfiguriert ist, Komponenten lösbar gegeneinander zusammenzudrücken, gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung;
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2A–2C zeigen einen Verschluss der Verschlussbaugruppe von 1;
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3A–3D zeigen eine Aufnahme der Verschlussbaugruppe von 1;
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4 zeigt die Verschlussbaugruppe von 1 in einer offenen Position;
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5 zeigt die Verschlussbaugruppe von 1 in einer verschlossenen Position;
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6 zeigt eine andere Ansicht der Verschlussbaugruppe von 1, die den Blick auf eine Führung frei gibt;
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7A–7D zeigen die Funktionsweise eines Halters der Verschlussbaugruppe von 1;
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8 zeigt eine andere Ansicht der Verschlussbaugruppe von 1, die den Blick auf einen Lösemechanismus frei gibt; und
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9 zeigt ein beispielhaftes Verschlusssystem gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Obgleich die Erfindung im vorliegenden Text mit Bezug auf konkrete Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wird, soll die Erfindung nicht auf die gezeigten Details beschränkt sein. Vielmehr können verschiedene Modifizierungen an den Details innerhalb des Geltungsbereichs und Schutzumfangs von Äquivalenten der Ansprüche vorgenommen werden, ohne von der Erfindung abzuweichen.
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Die im vorliegenden Text beschriebenen beispielhaften Verschlussbaugruppen bieten eine Möglichkeit zum Abdichten von Unterbringungsräumen durch Komprimieren von Komponenten des Raumes (zum Beispiel die Tür und das Raumgehäuse) gegeneinander. Diese Ausführungsformen enthalten allgemein einen motorgetriebenen Verschluss, der betätigt wird, wenn die Raumtür detektiert wird, um die Tür direkt oder indirekt gegen die Öffnung zu pressen und den Raum hermetisch zu verschließen. Die offenbarten Ausführungsformen stellen zweckmäßigerweise eine zuverlässige und mühelos wiederholbare Abdichtung bereit, um den Inhalt des Raumes vor Kontakt mit der Umgebung außerhalb des Raumes zu schützen.
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Obgleich die Erfindung im vorliegenden Text hauptsächlich mit Bezug auf Unterbringungsräume von im Freien eingesetzte Fahrzeuge beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die offenbarten Verschlussbaugruppen können dafür verwendet werden, jede Art von Unterbringungsraum abzudichten, dessen zuverlässige und wiederholbare Abdichtung gewünscht wird. Gleichermaßen wird die Erfindung im vorliegenden Text zwar mit Bezug auf das Verschließen von Unterbringungsräumen beschrieben, die gegen die Außenwelt abgedichtet werden sollen, doch es versteht sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die im vorliegenden Text offenbarten Verschlussbaugruppen und -systeme können dafür verwendet werden, jede Art von Raum zu verschließen, und zwar ungeachtet bestimmter Abdichtungsanforderungen bezüglich des Raumes. Zu anderen beispielhaften Unterbringungsräumen gehören herkömmliche Schubfächer, wie zum Beispiel in Krankenwagen, Schiebewagen, Schränken oder Containern (ob stationär oder mobil), um sicherzustellen, dass das Schubfach geschlossen ist. Es werden noch andere Arten von Unterbringungsräumen in Betracht gezogen, wie auch andere Anwendungen, in denen zwei Komponenten zusammengezogen oder -gehalten werden sollen.
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Die offenbarten Verschlussbaugruppen sind insbesondere zur Verwendung beim Abdichten von Unterbringungsräumen gegen Witterung geeignet, indem die Tür eines Raumes in einen geschlossenen Zustand gedrückt wird. Die Tür kann direkt gegen das Gehäuse des Raumes komprimiert werden oder kann indirekt gegen das Raumgehäuse komprimiert werden (zum Beispiel mittels eines Dichtungselements oder sonstigen Elements, das dafür ausgelegt ist, eine Abdichtung aufrecht erhalten zu helfen, die in der Lage ist, das Eintreten von Flüssigkeit in das Innere des Raumes zu reduzieren oder zu verhindern). Die offenbarten Verschlussbaugruppen sind dafür geeignet, die Kompression aus einer zuvor festgelegten offenen Position der Tür relativ zu dem Raum heraus herzustellen, so dass die Tür zuverlässig in eine geschlossene Position bewegt wird.
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Wir wenden uns nun den Zeichnungen zu. 1–8 veranschaulichen eine beispielhafte Verschlussbaugruppe 100, die dafür konfiguriert ist, Komponenten lösbar gegeneinander zusammenzudrücken, gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. Die Verschlussbaugruppe 100 kann die Komponenten direkt gegeneinander zusammendrücken oder kann die Komponenten indirekt über eine dazwischenliegende Komponente, wie zum Beispiel ein Dichtungselement, zusammendrücken. Die Verschlussbaugruppe 100 kann dafür verwendet werden, eine wasserdichte und/oder luftdichte Abdichtung gegen die Umgebung außerhalb des Raum-Inneren zu erzeugen. Im Überblick enthält die Verschlussbaugruppe 100 einen Verschluss 110 und eine Aufnahme 170. Zusätzliche Details der Baugruppe 100 werden unten beschrieben.
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Wie in 1 gezeigt, kann der Verschluss 110 mit dem Raumgehäuse gekoppelt werden (zum Beispiel der Struktur, welche die Wände und Öffnung des Raumes definiert), und die Aufnahme 170 kann mit der Raumtür gekoppelt werden (zum Beispiel der Struktur, die beweglich ist, um die Öffnung des Raumes zu öffnen und zu schließen). Eine beispielhafte Raumgehäuse-Kopplungsstruktur 10 und Raumtür-Kopplungsstruktur 70 sind in 1 veranschaulicht. Alternativ kann der Verschluss 110 mit der Raumtür gekoppelt werden, und die Aufnahme 170 kann mit dem Raumgehäuse gekoppelt werden.
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Der Verschluss 110 steuert das Öffnen und Schließen des Unterbringungsraumes, an dem die Verschlussbaugruppe 100 angebracht ist. Wie in den 2A–2C gezeigt, hat der Verschluss 110 ein Gehäuse 112, das eine wasserdichte oder luftdichte Abdichtung zum Schutz von Komponenten in einer inneren Region des Gehäuses 112 bilden kann. Das Gehäuse 112 enthält des Weiteren einen oder mehrere Montagevorsprünge 114, die Montagelöcher 116 zum Befestigen des Verschlusses 110 an einer Komponente des Raumes enthalten, wie in 2A gezeigt. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse 112 mit Schrauben oder Bolzen an dem Gehäuse, das den Raum definiert, mittels der Montagelöcher 116 angebracht.
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Der Verschluss 110 enthält des Weiteren einen Stift 118. Das Gehäuse 112 enthält eine Öffnung, die sich zwischen der inneren Region und einer Außenseite des Gehäuses 112 erstreckt, um den Stift 118 aufzunehmen. Der Stift 118 erstreckt sich nach außen durch die Öffnung im Gehäuse 112 entlang einer Stiftachse 120, die durch eine Strichlinie in 2C gezeigt ist. Wie unten mit Bezug auf die Funktionsweise der Verschlussbaugruppe 100 noch erläutert wird, ist der Stift 118 innerhalb des Gehäuses 112 so montiert, dass er längs entlang der Stiftachse 120 beweglich ist. Der Stift 118 kann zwischen einer distal herausgeschobenen Position, in 4 gezeigt, und einer proximal zurückgezogenen Position, in 5 gezeigt, beweglich sein. In beiden Positionen ist mindestens ein Abschnitt des Stiftes 118 außerhalb des Gehäuses 112 positioniert.
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Der Verschluss 110 enthält des Weiteren einen Motor 122. Der Motor 122 ist mit dem Stift 118 wirkgekoppelt, so dass die Betätigung des Motors 122 den Stift 118 längs entlang der Stiftachse 120 bewegt. Der Verschluss 110 kann mehrere Zahnräder 124 enthalten, um den Motor 122 mit dem Stift 118 wirkzukoppeln. Eine beispielhafte Verbindung zwischen dem Motor 122 und dem Stift 118 wird unten mit Bezug auf 4 beschrieben.
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In dieser Ausführungsform ist ein erstes Zahnrad 124 auf der Welle 126 des Motors 122 montiert und nimmt drehbar ein zweites Zahnrad 124 in Eingriff. Das zweite Zahnrad 124 ist auf einer Getriebewelle 128 montiert, an der eine Positionsschraube 130 koaxial montiert ist. Dementsprechend übertragen die Zahnräder 124 die durch den Motor 122 erzeugte Drehungskraft zu der Positionsschraube 130.
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Die Positionsschraube 130 ist in eine Spiralführung 132 geschraubt, die starr mit dem Stift 118 gekoppelt ist. Die Drehung der Positionsschraube 130 durch den Motor 122 führt zu einer Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Spiralführung 132 relativ zu der Positionsschraube 130. Diese Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der Spiralführung 132 wird zu dem Stift 118 übertragen, mit dem Ergebnis, dass der Stift 118 aufgrund der Drehung des Motors 122 entlang der Stiftachse 120 aufwärts oder abwärts bewegt wird.
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Es versteht sich, dass die oben beschriebene Kopplung zwischen dem Motor 122 und dem Stift 118 beispielhaft ist und nicht einschränkend sein soll. Zum Beispiel kann eine andere Anzahl von Zahnrädern 124 verwendet werden, oder ein anderer Mechanismus zur Übertragung von Kraft von dem Motor 122 zu dem Stift 118 kann verwendet werden, ohne vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Der Verschluss 110 ist nicht auf die oben beschriebenen Komponenten beschränkt, sondern kann alternative oder zusätzliche Komponenten enthalten, wie dem Durchschnittsfachmann aus dem Studium der Beschreibung im vorliegenden Text einleuchtet.
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Der Verschluss 110 kann auch einen Sensor 134 enthalten. Der Sensor 134 ist dem Verschluss 110 zugeordnet und dafür ausgelegt, eine Position des Stiftes 118 entlang der Stiftachse 120 zu detektieren. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor 134 ein Halleffekt-Sensor und ist auf einer Leiterplatte 136 montiert, wie in 4 gezeigt. Die Leiterplatte 136 kann noch andere Komponenten enthalten, wie zum Beispiel jene, die der Steuerung und Stromversorgung des Motors 122 zugeordnet sind. Geeignete Komponenten zum Steuern des Betriebes des Motors 122, wie zum Beispiel Prozessor- oder Inverterschaltungen, fallen dem Durchschnittsfachmann beim Lesen der Beschreibung im vorliegenden Text ein.
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In dieser Ausführungsform enthält der Verschluss 110 des Weiteren mindestens einen Magneten 138. Der Magnet 138 ist mit dem Stift 118 gekoppelt und so positioniert, dass er durch den Sensor 134 detektiert wird, wenn der Stift 118 längs entlang der Stiftachse 120 bewegt wird. Zum Beispiel kann der Magnet 138 in einen Bund 140 eingebettet werden, der den Stift 118 umgibt. Der Sensor 134 kann den Magneten 138 detektieren, wenn der Stift 118 distal entlang der Stiftachse 120 des Gehäuses 112 herausgeschoben ist oder wenn der Stift 118 proximal entlang der Stiftachse 120 in das Gehäuse 112 zurückgezogen ist.
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In einer weiteren Ausführungsform enthält der Verschluss 110 mehrere Sensoren 134. Ein oberer Sensor 134 ist dafür positioniert, den Magneten 138 zu detektieren, wenn der Stift 118 distal entlang der Stiftachse 120 herausgeschoben ist, und ein unterer Sensor 134 ist dafür positioniert, den Magneten 138 zu detektieren, wenn der Stift 118 proximal entlang der Stiftachse 120 zurückgezogen wird, wie in den 4 und 5 gezeigt. Obgleich diese Ausführungsformen im vorliegenden Text mit Bezug auf einen Magneten 138 beschrieben werden, der mit dem Stift 118 gekoppelt ist, während die Sensoren 134 innerhalb des Gehäuses 112 ortsfest sind, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist und dass in anderen Ausführungsformen der Sensor 134 mit dem Stift 118 gekoppelt werden kann, während mehrere Magnete 138 innerhalb des Gehäuses 112 ortsfest sind.
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Der Verschluss 110 kann auch eine oder mehrere Komponenten enthalten, die dafür ausgelegt sind, die Genauigkeit der Detektion der Position des Stiftes 118 zu verbessern. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Verschluss 110 eine Blockierung 142, die zwischen den Sensoren 134 und dem Magneten 138 positioniert ist. Die Blockierung 142 kann zum Beispiel als ein Zylinder konfiguriert sein, der den Stift 118 umgibt, oder als eine Wand, die neben der Leiterplatte 136 auf einer Seite des Stiftes 118 positioniert ist. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Blockierung 142 Teil der Führung 160, wie unten noch beschrieben wird.
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Die Blockierung 142 besteht aus einem Material, das den Magnetfluss von dem Magneten 138 zu den Sensoren 134 vollständig oder teilweise blockiert. Geeignete Materialien zum Bilden der Blockierung 142 erkennt der Durchschnittsfachmann anhand der Beschreibung im vorliegenden Text.
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Die Blockierung 142 umfasst ein Flussrohr 144, das neben jedem Sensor 134 auf der Leiterplatte 136 positioniert ist. Flussrohre 144 sind Öffnungen in der Blockierung 142, durch die der Magnetfluss von dem Magneten 138 zu den Sensoren 134 übertragen werden kann. Durch Steuern der Größe und Positionierung der Flussrohre 144 kann die Genauigkeit der Sensoren 134 beim Detektieren der Position des Stiftes 118 verbessert werden. Weil darüber hinaus die Flussrohre 144 in dieser Ausführungsform nur in der distal herausgeschobenen und der proximal zurückgezogenen Position neben den Sensoren 134 positioniert sind, wird der Magnet 138 während der Bewegung zwischen diesen Positionen nicht durch die Sensoren 134 abgefühlt.
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Neben dem Abfühlen einer Position des Stiftes 118 kann der Verschluss 110 einen Sensor 146 zum Abfühlen einer Position der Aufnahme 170 enthalten. Der Sensor 146 ist dem Verschluss 110 zugeordnet und dafür ausgelegt, das Vorhandensein der Aufnahme 170 zu detektieren, zum Beispiel, wenn die Verschlussbaugruppe 100 in der offenen Position ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Sensor 146 ebenfalls ein Halleffektsensor und ist auf einer den Sensoren 134 gegenüberliegenden Fläche der Leiterplatte 136 montiert.
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In dieser Ausführungsform enthält der Verschluss 110 eine weitere Blockierung, die zwischen dem Sensor 146 und der Aufnahme 170 positioniert ist. Diese andere Blockierung kann durch die Wand des Gehäuses 112 gebildet werden, wie in 4 gezeigt. Wie bei der Blockierung 142, kann die Wand des Gehäuses 112 aus einem Material gebildet werden, das den Magnetfluss von der Aufnahme 170 zu dem Sensor 146 vollständig oder teilweise blockiert. Gleichermaßen kann die Wand des Gehäuses 112 ein Flussrohr 148 umfassen, das neben dem Sensor 146 positioniert ist, damit der Magnetfluss von der Aufnahme 170 zum Sensor 146 übertragen werden kann.
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Obgleich diese Ausführungsformen im vorliegenden Text mit Bezug auf einen Magneten, der mit der Aufnahme 170 gekoppelt ist, und einem Sensor 146, der mit dem Verschluss 110 gekoppelt ist, beschrieben werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und dass in anderen Ausführungsformen auch ein Sensor 146 mit der Aufnahme 170 gekoppelt werden kann, während ein Magneten mit dem Verschluss 110 gekoppelt ist.
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Es versteht sich, dass anstelle von Magnetsensoren, wie oben dargelegt, auch andere Sensoren verwendet werden könnten, um die Position des Stiftes 118 oder der Aufnahme 170 zu detektieren. Zum Beispiel können die Sensoren 134 Infrarot- oder Lichtsensoren sein, die dafür konfiguriert sind, eine Veränderung in einem Lichtpfad zu detektieren, wenn der Stift 118 oder die Aufnahme 170 in einer zuvor festgelegten Position sind. Als ein weiteres Beispiel können mechanische Schalter verwendet werden, um zu bestimmen, wenn der Stift 118 oder die Aufnahme 170 in einer zuvor festgelegten Position sind. Dem Durchschnittsfachmann fallen anhand der Beschreibung im vorliegenden Text weitere geeignete Sensoren zur Verwendung mit der Verschlussbaugruppe 100 ein.
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Wie oben dargelegt, enthält der Verschluss 110 ein Gehäuse 112 zum Aufnehmen der Komponenten. In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 112 ein einstückiges Design haben, um eine wasserdichte und/oder luftdichte Abdichtung gegenüber der Umgebung zu bilden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Gehäuse 112 aus mehreren Komponenten gebildet werden, wie in den 2B und 2C gezeigt. In dieser Ausführungsform umfasst das Gehäuse 112 einen Wandabschnitt 150, eine obere Endkappe 152 und eine untere Endkappe 154. Die obere Endkappe 152 ist mit dem Wandabschnitt 150 über ein oberes Dichtungselement 156 gekoppelt, und die untere Endkappe 154 ist mit dem Wandabschnitt 150 über unteres Dichtungselement 158 gekoppelt.
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Das obere Dichtungselement 156 ist dafür geformt, die Komponenten des Verschlusses 110 aufzunehmen, und enthält ein Durchgangsloch, damit sich der Stift 118 aus dem Gehäuse 112 heraus erstrecken kann. Das obere Dichtungselement 15 blockiert nicht die oben beschriebene Längsbewegung des Stiftes 118, während es eine Abdichtung mit dem Stift 118 bildet, um einen Schutz vor dem Eindringen von Flüssigkeit von der Außenseite des Gehäuses 112 in die innere Region des Gehäuses 112 zu bilden. Zu diesem Zweck hat das Durchgangsloch in dem oberen Dichtungselement 156 in dieser Ausführungsform einen Durchmesser, der nicht größer ist als ein Außendurchmesser des Stiftes 118, um den Kontakt zwischen dem oberen Dichtungselement 156 und dem Stift 118 während der Längsbewegung des Stiftes 118 entlang der Stiftachse 120 aufrecht zu erhalten. Das untere Dichtungselement 158 kann zum Beispiel als ein O-Ring gebildet werden, wie in 4 gezeigt.
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Neben einer Längsbewegung kann der Stift 118 des Weiteren für eine Drehbewegung um die Stiftachse 120 in dem Verschluss 110 montiert sein. Eine solche Drehbewegung kann während der Längsbewegung des Stiftes 118 entlang der Stiftachse 120 stattfinden. Eine beispielhafte Drehung des Stiftes 118 wird unten mit Bezug auf 6 beschrieben.
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In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Verschluss 110 eine Führung 160. Die Führung 160 bewirkt eine Drehbewegung des Stiftes 118 während der Längsbewegung des Stiftes 118 entlang der Stiftachse 120. Zu diesem Zweck kann die Führung 160 eine zylindrische oder teilweise zylindrische Form haben, um mindestens einen Abschnitt des Stiftes 118 zu umgeben.
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Der Stift 118 und die Führung 160 interagieren über eine komplementäre Eingriffnahme. In dieser Eingriffnahme enthält der Stift 118 einen Pfeiler 162, der sich quer relativ zu der Stiftachse 120 erstreckt. Die Führung 160 umgibt den Stift 118 und enthält einen Schlitz 164, der so positioniert ist, dass er den Pfeiler aufnehmen kann. Der Schlitz 164 krümmt sich in Richtung der Oberseite der Führung 160 so, dass er ungefähr eine umgedrehte J-Form hat. Wenn der Stift 118 entlang der Stiftachse von der proximal zurückgezogenen Position in Richtung der distal herausgeschobenen Position bewegt wird, so bewegt sich der Pfeiler 162 in dem geraden Abschnitt des Schlitzes 164. Wenn der Pfeiler 162 den gekrümmten Abschnitt des Schlitzes 164 (der durch den Pfeil in 6 gezeigt ist) erreicht und sich darin bewegt, so wird der Stift 118 um die Stiftachse 120 gedreht. Die Führung 160 kann dafür konfiguriert sein, den Stift 118 um ungefähr 90 Grad zwischen der proximal zurückgezogenen Position und der distal herausgeschobenen Position zu drehen. Diese Drehung wird dafür verwendet, den Verschluss 110 an der Aufnahme 170 anzubringen, wie weiter unten noch besprochen wird.
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Obgleich die obige Ausführungsform mit Bezug auf den Pfeiler 162, der mit dem Stift 118 gekoppelt ist, und den Schlitz 164, der in der Führung 160 ausgebildet ist, beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, und dass in anderen Ausführungsformen der Pfeiler 162 mit der Führung 160 gekoppelt werden kann und der Schlitz 164 in dem Stift 118 gebildet werden kann.
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Die Aufnahme 170 passt mit dem Verschluss 110 zusammen. Wie in 3D gezeigt, definiert die Aufnahme 170 eine Öffnung 172, die so geformt ist, dass sie den Stift 118 des Verschlusses 110 aufnehmen kann. Die Öffnung 172 erstreckt sich entlang einer Aufnahmeachse in den Körper der Aufnahme 170. Wenn die Aufnahme 170 mit dem Verschluss 110 zusammengepasst wird, so wird die Öffnung 172 so positioniert, dass sie den Stift 118 aufnehmen kann.
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Die Aufnahme 170 enthält einen Halter 174, der in Richtung der Aufnahmeachse vorgespannt ist, die durch die Öffnung 172 definiert wird. Der Halter 174 ist dafür geformt, mit einem entsprechenden Abschnitt des Stiftes 118 in Eingriff zu gelangen, um die Aufnahme 170 an dem Verschluss 110 zu befestigen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Halter 174 ein Paar Halteplatten 176, wie in den 7A–7D gezeigt. Die Halteplatten 176 sind drehbar auf Stiften 180 montiert und sind in Richtung der Achse der Öffnung 172 durch jeweilige Federn 178 vorgespannt. Wenn der Stift 118 vollständig in die Öffnung 172 eingeführt ist, so berühren die Halteplatten 176 die Außenseite des Stiftes 118, wie in 7A gezeigt.
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Obgleich die Halteplatten 176 im vorliegenden Text so beschrieben werden, dass sie drehbar sind, um den Stift 118 in Eingriff zu nehmen, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel können eine oder mehrere Halterkomponenten, wie zum Beispiel Halteplatten 176, gleitfähig oder auf sonstige Weise umpositionierbar sein, um sich zwischen einer aus dem Eingriff gelösten und einer in Eingriff genommenen Position relativ zu dem Stift 118 zu bewegen. Alternativ kann der Halter eine Komponente sein, die eine Öffnung zum Aufnehmen des Stiftes 118 aufweist, wobei die Komponente so montiert und vorgespannt ist, dass sie den Stift in Eingriff nimmt, aber beweglich ist, um den Stift 118 freizugeben. Weitere Einzelheiten bezüglich der Eingriffnahme des Halters 174 mit dem Stift 118 werden unten mit Bezug auf die Funktionsweise der Verschlussbaugruppe 100 beschrieben.
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Die Aufnahme 170 ist nicht auf die oben beschriebenen Komponenten beschränkt, sondern kann alternative oder zusätzliche Komponenten enthalten, wie dem Durchschnittsfachmann anhand der Beschreibung im vorliegenden Text klar wird.
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Die Aufnahme 170 kann des Weiteren ein Gehäuse 182 enthalten, wie in den 3A–3D gezeigt. Das Gehäuse 182 kann eine wasserdichte oder luftdichte Abdichtung zum Schutz von Komponenten in einer inneren Region des Gehäuses 182 bilden. Das Gehäuse 182 definiert die Öffnung 172 zum Aufnehmen des Stiftes 118 des Verschlusses 110. Wie das Gehäuse 112, enthält das Gehäuse 182 einen oder mehrere Montagevorsprünge 184, die Montagelöcher 186 enthalten, um die Aufnahme an einer Komponente des Raumes zu befestigen, wie in 3A gezeigt. In einer beispielhaften Ausführungsform wird das Gehäuse 182 mit Schrauben oder Bolzen an der Raumtür mittels Montagelöchern 186 befestigt.
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In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 182 ein einstückiges Design haben, um eine wasserdichte und/oder luftdichte Abdichtung gegenüber der Umgebung zu bilden. In einer alternativen Ausführungsform kann das Gehäuse 182 aus mehreren Komponenten gebildet werden, wie in 3C gezeigt. In dieser Ausführungsform umfasst das Gehäuse 182 einen Wandabschnitt 188 und eine obere Endkappe 190. Die obere Endkappe 152 kann mit dem Wandabschnitt 188 über ein Dichtungselement gekoppelt sein.
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Das Gehäuse 182 der Aufnahme 170 kann eine oder mehrere Ausrichtungsflächen 192 enthalten. Die Ausrichtungsflächen erstrecken sich von dem Körper des Gehäuses 182 abwärts, wie in den 1 und 3C gezeigt. Die Ausrichtungsflächen 192 sind so positioniert, dass sie das Gehäuse 112 des Verschlusses 110 berühren, wenn die Verschlussbaugruppe 100 in der offenen Position ist. Die Ausrichtungsflächen 192 sind so positioniert, dass sie die Stiftachse 120 auf die Aufnahmeachse ausrichten, die durch die Öffnung 172 definiert wird, um eine ordnungsgemäße Anbringung der Aufnahme 170 an dem Verschluss 110 sicherzustellen. In einer beispielhaften Ausführungsform berühren die Ausrichtungsflächen mehrere (zum Beispiel drei) verschiedene Seiten des Verschlusses 110, um die gewünschte Ausrüstung herzustellen.
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Wie oben dargelegt, kann der Verschluss 110 einen Sensor 146 zum Abfühlen einer Position der Aufnahme 170 enthalten. In dieser beispielhaften Ausführungsform enthält die Aufnahme 170 einen Magneten 194 zur Detektion durch den Halleffektsensor 146. Der Magnet 194 ist dafür positioniert, durch den Sensor 146 detektiert zu werden, wenn die Verschlussbaugruppe 100 in der offenen Position ist, zum Beispiel wenn der Stift 118 distal entlang der Stiftachse 120 herausgeschoben wird und in der Öffnung 172 aufgenommen ist. Der Magnet 194 kann in einer Wand einer der Ausrichtungsflächen 192 montiert werden, wie in den 3B und 4 gezeigt.
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Wie oben dargelegt, nimmt der Halter 174 den Stift 118 in Eingriff, um ihn an seinem Platz in der Öffnung 172 zu halten. Um diese Eingriffnahme herbeizuführen, kann der Stift 118 eine Eingriffnahmefläche 196 enthalten, die an seinem distalen Ende ausgebildet ist. Die Eingriffnahmefläche 196 erstreckt sich quer zur Stiftachse 120. Der Halter 174 ist dafür positioniert, die Eingriffnahmefläche 196 des Stiftes 118 zu berühren, wenn der Stift 118 beginnt, sich aus der Öffnung 172 zurückzuziehen.
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In einer beispielhaften Ausführungsform kann die Eingriffnahmefläche 196 durch ein Paar Unterschneidungen in dem Stift 118 gebildet werden, wie am besten in 7A gezeigt. Die Halteplatten 176 werden durch eine Feder 178 (in 4 gezeigt) vorgespannt, um sich in jeweilige Unterschneidungen zu bewegen, um die Ober- und/oder Unterseiten der Unterschneidungen zu berühren, wenn der Stift 118 in die Öffnung 172 eingeführt wird. Dieser Kontakt zwischen den Halteplatten 176 und der Eingriffnahmefläche 196 wird beibehalten, wenn der Stift 118 proximal in das Gehäuse 112 des Verschlusses 110 zurückgezogen wird. Diese führt zur Kompression der Aufnahme 170 gegen den Verschluss 110.
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Während der Kompression der Raumtür gegen das Raumgehäuse (um zum Beispiel die Öffnung des Raumes abzudichten) hat die Verschlussbaugruppe 100 zwei Positionen, die im vorliegenden Text als eine offene Position (in 4 gezeigt) und eine verschlossene Position (in 5 gezeigt) bezeichnet werden. Die Merkmale jeder Position werden unten beschrieben.
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In der offenen Position ist der Stift 118 distal entlang der Stiftachse 120 des Gehäuses 112 so herausgeschoben, dass der Stift 118 in der Öffnung 172 der Aufnahme 170 aufgenommen wird, wie in 4 gezeigt. Der Stift 118 wird zweckmäßigerweise in die Öffnung 172 eingeführt, bis das oberste Ende des Stiftes 118 eine Oberseite der Öffnung 172 berührt.
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Die Verschlussbaugruppe 100 kann detektieren, dass sie in der offenen Position ist, wenn der Sensor 146 das Vorhandensein des Magneten 194 detektiert. Die Stromzufuhr zum Motor 122 kann automatisch eingeschaltet werden, wenn die Verschlussbaugruppe 100 detektiert, dass sie in der offenen Position ist (zum Beispiel, dass die Aufnahme 170 vorhanden ist), um eine Verschlussvorgang der Verschlussbaugruppe 100 zu beginnen.
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Wenn der Stift 118 in der distal herausgeschobenen Position ist, so wird er durch die Führung 160 um 90 Grad gedreht, wie oben beschrieben. Wie in 7A gezeigt, bewegt die Drehung des Stiftes 118 die Unterschneidungen, welche die Eingriffnahmefläche 196 bilden, so, dass sie orthogonal zu Halteplatten 176 verlaufen. Dementsprechend berühren die Halteplatten 176, wenn der Stift 118 distal herausgeschoben ist, den äußeren Rand des Stiftes 118 und können nicht die Eingriffnahmefläche 196 an dem Stift 118 in Eingriff nehmen. Dies ermöglicht es, die Aufnahme 170 aus dem Verschluss 110 zu entfernen, ohne dass eine der Komponenten gehandhabt oder betätigt werden muss.
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Wenn der Stift 118 beginnt, durch den Motor 122 zurückgezogen zu werden, so beginnt der Stift 118, sich aufgrund der Form der Führung 160 zu drehen. Während dieses Zurückziehens bleibt die Aufnahme 170 beispielsweise aufgrund der Schwerkraft auf die Raumtür (und einer entsprechenden Kraft auf die Aufnahme 170) in Kontakt mit dem Verschluss 110. Während sich die Drehung des Stiftes 118 fortsetzt, beginnen die Halteplatten 176, sich aufgrund der Kraft der Feder(n) an den Halteplatten 176, wie in 7B gezeigt, in die Unterschneidungen, welche die Eingriffnahmefläche 196 bilden, zu bewegen. Diese Bewegung bewirkt eine Eingriffnahme zwischen dem Halter 174 und dem Stift 118, wodurch die Aufnahme 170 während des Zurückziehens des Stiftes 118 an dem Verschluss 110 gehalten wird.
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In der verschlossenen Position wird der Stift 118 proximal entlang der Stiftachse 120 in das Gehäuse 112 zurückgezogen. Dieses Zurückziehen findet statt, während der Halter 174 mit dem Stift 118 im Eingriff steht. Während dieses Zurückziehens wird die Drehung des Stiftes 118 vollendet, so dass die Unterschneidungen, welche die Eingriffnahmefläche 196 definieren, den Halteplatten 176 zugewandt sind. Dies erlaubt es den Halteplatten 176, vollständig in die Unterschneidungen bewegt zu werden, wie in den 7C und 7D gezeigt, wodurch die Eingriffnahme zwischen dem Halter 174 und dem Stift 118 hergestellt wird. In der verschlossenen Position wird die Aufnahme 170 direkt oder indirekt gegen den Verschluss 110 gedrückt, wobei die Kraft der Kompression durch die Eingriffnahme zwischen dem Halter 174 und dem Stift 118 ausgeübt wird.
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Der volle Betrag des Zurückziehens des Stiftes 118 nach der Eingriffnahme mit dem Halter 174 wird so eingestellt, dass ein gewünschter Kompressionsgrad an den Komponenten des Raumes erreicht wird. Oder anders ausgedrückt: Die Bewegungslänge des Stiftes 118 von der distal herausgeschobenen Position zu der proximal zurückgezogenen Position sollte dem Betrag der Kraft entsprechen, die für das Abdichten des Raumes gewünscht wird. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Stift 118 eine Bewegungsdistanz von mindestens ungefähr ¾ Inch (19 mm) zwischen der offenen Position (sobald der Stift 118 in die Öffnung 172 eingeführt ist) und der verschlossenen Position. Diese Distanz kann eine Kompressionsbelastung von mindestens ungefähr 15 lbs. für eine einzelne Verschlussbaugruppe 100 ermöglichen.
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Die Verschlussbaugruppe 100 kann detektieren, dass sie in der verschlossenen Position ist, wenn der untere Sensor 134 das Vorhandensein des Magneten 138 über das untere Flussrohr 144 detektiert. Die Stromzufuhr zu dem Motor 122 kann automatisch abgeschaltet werden, wenn die Verschlussbaugruppe 100 detektiert, dass sie in der verschlossenen Position ist.
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Die Aufnahme 170 kann außerdem einen Lösemechanismus 198 enthalten, wie in 8 gezeigt. Der Lösemechanismus 198 ist dafür konfiguriert, den Halter 174 von dem Stift 118 zu lösen. Der Lösemechanismus 198 kann dafür konfiguriert sein, die Aufnahme 170 von dem Verschluss 110 in Situationen zu lösen, wo der automatische Lösevorgang aus irgendeinem Grund nicht ordnungsgemäß funktioniert oder ansonsten absichtlich deaktiviert ist.
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In einer beispielhaften Ausführungsform enthält der Lösemechanismus 198 einen Arm 200, der in dem Gehäuse 182 der Aufnahme 170 positioniert ist. Der Arm 200 berührt den Halter 174 so, dass eine Bewegung des Armes 200 den Halter 174 von der durch die Öffnung 172 definierten Aufnahmeachse fort bewegt, wodurch der Halter 174 von dem Stift 118 gelöst wird.
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In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird der Arm 200 durch ein Kabel 202 betätigt. Das Kabel 202 erstreckt sich von dem Gehäuse 182 der Aufnahme 170 nach außen durch eine weitere Öffnung 204, wie in 3A gezeigt, um durch einen Nutzer erfasst oder gezogen zu werden. Das Kabel 202 kann mit dem Arm 200 gekoppelt werden, zum Beispiel durch Positionierung durch einen Schlitz oder ein Durchgangsloch in dem Arm 200 hindurch. Wenn das Kabel 202 gezogen wird, so wird der Arm 200 um eine Achse innerhalb der Aufnahme 170 gedreht. Wenn sich der Arm 200 dreht, so drückt er gegen Flächen 206 an den Halteplatten 176. Die Flächen 206 sind so geformt, dass, wenn der Arm 200 gegen sie drückt, die Halteplatten 176 nach außen und von der durch die Öffnung 172 definierten Achse fort gedrängt werden. Dementsprechend werden, wenn das Kabel 202 gezogen wird, die Halteplatten 176 aus dem Eingriff mit dem Stift 118 gelöst, und die Aufnahme 170 kann von dem Verschluss 110 getrennt werden.
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In einigen Ausführungsformen können mehrere Verschlussbaugruppen 100 verwendet werden, um einen einzelnen Raum als Teil eines Verschlusssystems zu sichern. Ein beispielhaftes Verschlusssystem, das mehrere Verschlussbaugruppen 100 umfasst, ist in 9 gezeigt. In dieser Ausführungsform enthält jede Verschlussbaugruppe 100 einen Verschluss, der mit einem des Raumgehäuses oder der Raumtür gekoppelt ist, und eine Aufnahme, die mit dem anderen des Raumgehäuses und der Raumtür gekoppelt ist.
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In diesen Ausführungsformen enthält mindestens eine der Verschlussbaugruppen 100 einen Sender. Der Sender kann auf der Leiterplatte der zugehörigen Verschlussbaugruppe 100 montiert werden. Der Sender ist dafür konfiguriert, ein Signal an eine oder mehrere der anderen Verschlussbaugruppen 100 zu senden, wenn ihre zugehörige Verschlussbaugruppe 100 in der offenen Position ist (in 4 gezeigt).
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Mindestens eine der Verschlussbaugruppen 100 hat einen Signalempfänger. Der Signalempfänger kann ebenfalls auf der Leiterplatte der zugehörigen Verschlussbaugruppe 100 montiert sein. Der Signalempfänger ist dafür konfiguriert, das von einer anderen Verschlussbaugruppe 100 gesendete Signal zu detektieren.
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Signale können zwischen Verschlussbaugruppen 100 über eine in der Raumtür oder dem Raumgehäuse angeordnete Leitung gesendet werden. Alternativ können die Verschlussbaugruppen 100 Drahtlossender oder -empfänger für die Übertragung von Signalen zwischen sich enthalten. Überprüfer-Kommunikationspfade (sic!) zwischen den Verschlussbaugruppen 100 sind durch Pfeile in 9 veranschaulicht. Der Durchschnittsfachmann erkennt geeignete Sender oder Signalempfänger zur Verwendung beim Kommunizieren zwischen Verschlussbaugruppen 100 anhand der Beschreibung im vorliegenden Text.
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In dieser Ausführungsform sind die Steuerschaltungen der Verschlussbaugruppen 100 dafür konfiguriert, so zu arbeiten, dass sie den Raum in einer aufeinander abgestimmten Weise abdichten. Insofern sind die Verschlussbaugruppen 100 dafür konfiguriert, die Aufnahme erst dann in die verschlossene Position (in 5 gezeigt) zu bewegen, nachdem alle Verschlussbaugruppen 100 das Signal gesendet haben, dass sie in der offenen Position (in 4 gezeigt) sind. In einem Beispiel kann eine Verschlussbaugruppe 100 als ein Master agieren und kann ein Signal an die übrigen Verschlussbaugruppen rundsenden, um die Aufnahme zu bewegen, sobald sie ein Signal empfängt, dass jede Verschlussbaugruppe 100 in der offenen Position ist. In einem anderen Beispiel kann jede Verschlussbaugruppe 100 dafür konfiguriert sein, die Aufnahme zu bewegen, sobald sie ein Signal empfängt, dass jede Verschlussbaugruppe 100 in der offenen Position ist.
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Eine bevorzugte beispielhafte Ausführungsform des Betriebes eines Verschlusssystems wird unten beschrieben. Beim Verschließen gemäß dieser Ausführungsform ist jede Verschlussbaugruppe in dem System dafür konfiguriert, unabhängig von den übrigen Verschlüssen zu arbeiten und anzusprechen. Insbesondere reagiert jede Verschlussbaugruppe auf das Detektieren des Vorhandenseins seiner jeweiligen Aufnahme. Dieses Ansprechen kann enthalten, ein Signal auf einer Statusleitung zu übertragen, das die einzelnen Verschlüsse verbindet (zum Beispiel ein Hinweis, dass die jeweilige Verschlussbaugruppe in der offenen Position ist). In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Statusleitung durch bidirektionale Pfeile zwischen den Verschlussbaugruppen 100 in 9 dargestellt.
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Wenn jede Verschlussbaugruppe ein solches Statussignal rundgesendet hat, um den übrigen Verschlussbaugruppen bekannt zu geben, dass sie in der offenen Position ist, so sind alle Verschlussbaugruppen des Systems dafür konfiguriert, zu arbeiten und in die verschlossene Position zu bewegen. Während eines Lösevorgangs empfangen alle Verschlussbaugruppen dasselbe Signal über eine Befehlsleitung (die eine andere sein kann als die oben erwähnte Statusleitung oder dieselbe). Jede Verschlussbaugruppe filtert dann das Betätigungssignal und beginnt dann das Entriegeln.
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Wenn mehrere Verschlussbaugruppen 100 verwendet werden, so können die Kabel 202 von jeder Baugruppe 100 miteinander verbunden oder gruppiert werden, wie in 9 gezeigt. Das Verbinden der Kabel 202 von jeder Verschlussbaugruppe erlaubt zweckmäßigerweise ein einziges Ziehen, um alle Verschlussbaugruppen 100 mechanisch zu lösen.
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Obgleich im vorliegenden Text bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, versteht es sich, dass solche Ausführungsformen nur als Beispiel dienen. Dem Fachmann fallen zahlreiche Variationen, Änderungen und Ersetzungen ein, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass die beiliegenden Ansprüche alle Variationen erfassen, die unter das Wesen und den Schutzumfang der Erfindung fallen
