ES2533926B1 - Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerraduras - Google Patents

Abstract

Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerraduras.#La presente invención describe una clase de mecanismos con los que se puede interactuar magnéticamente a corta distancia, sin necesidad de contacto, con el fin de generar reacciones internas capaces de producir fuerzas y/o generar pequeñas cantidades de electricidad, aprovechables para el desbloqueo de cerraduras, entre otras aplicaciones.#Los mecanismos encuentran aplicación por ejemplo en la realización de cerraduras electrónicas y electromecánicas particularmente robustas, insaboteables y libres de mantenimiento, que no requieren suministro eléctrico alguno.#Por ejemplo, en una realización (figura 1), un mecanismo puede contener un imán (141) solidario con un eje (142) a modo de émbolo (14), dispuesto de tal manera que la aproximación de una llave electrónica (2) que contiene un elemento ferro-magnético (2b) fuerza el desplazamiento del émbolo (14) axialmente y en su movimiento induce un voltaje en la bobina generadora (4) que debidamente estabilizado por el circuito rectificador-estabilizador (10a), alimenta un circuito de procesamiento y comunicación NFC (Near Field Communication) (10b) que se comunica con el circuito controlador de la llave (2a) mediante la bobina-antena (11) en la cerradura (1) y la bobina-antena (2c) en la llave (2).#Al alejar el elemento ferro-magnético (2b) de la llave (2) se produce el movimiento de retorno del émbolo (14) empujado hasta el final de su recorrido por el resorte (17), impactando mediante el eje (141), a la palanca (18), que tira del eje-embrague (20). Mientras tanto, si la identificación de la llave (2) por parte del circuito de procesamiento y comunicación (10b) ha sido positiva, el remanente de energía se utiliza en girar electromecánicamente un casquillo-solenoide móvil (12) para que sus brazos (12a) queden enfrentados con los salientes del tope (20c) del eje-embrague (20). En ese caso, el casquillo-solenoide (12) empuja y transmite el movimiento a la leva (22) y ésta, al sistema de desbloqueo de la cerradura (25). Si el enfrentamiento no se produce (por falta de identificación positiva), el tope (20c) no alcanza en su recorrido al casquillo-solenoide (12) por lo que éste no se desplaza y la leva (22) permanece inmóvil.

Description

DESCRIPCIÓN

Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerraduras

Sector de la técnica 5

Esta invención aplica principalmente al campo de la cerrajería, y se asocia más concretamente con mecanismos de cierre y desbloqueo para accesos (a estancias, cajas fuertes, etc.), así como con sistemas eléctricos, electromecánicos y electrónicos, destinados a limitar el acceso físico o lógico a cualquier estancia, equipo o sistema. Pero 10 también puede encontrar aplicaciones en cualquier entorno, sistema, o equipo, que requiera una actuación (y posiblemente identificación) sobre algún dispositivo situado en el interior de un recinto, desde el exterior del mismo, pero donde no resulte conveniente exponer parte alguna de dicho dispositivo al exterior (para evitar manipulaciones o por seguridad, por ejemplo) y/o donde se requiera completa autonomía e independencia del 15 suministro eléctrico. En este texto se refiere a todos ellos como “cerraduras”.

Este mecanismo resulta especialmente apropiado en cerraduras de exterior de viviendas y locales, así como en cerraduras de cajas fuertes, al permitir ocultar la cerradura por completo y no necesitar suministro eléctrico alguno.

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Estado de la técnica

Todos los sistemas de cerradura comparten dos cosas al menos: un mecanismo para identificar un usuario autorizado provisto de una “llave”, y un mecanismo que desbloquea físicamente el cierre asociado. 25

La casi totalidad de cerraduras típicas existentes o descritas en las publicaciones o patentes, se basan en la presencia de un elemento físico externo o llave, codificado en la manera apropiada, cuya misión es “desbloquear” la cerradura en un primer paso, para, una vez desbloqueada, permitir que el usuario, mediante algún elemento mecánico, que puede ser la propia llave, actúe directa o indirectamente el mecanismo que “abre” la 30 cerradura. Si se extiende el concepto de “llave” a la identificación mediante teclado y clave, huella dactilar, y similares, se puede decir que todos los tipos de cerraduras entran en esta definición.

Usualmente, sobre todo en las cerraduras mecánicas, es el mismo elemento “llave” el que sirve de elemento de accionamiento. Algunas patentes describen sistemas, casi 35 todos con “llaves” y cerraduras electrónicas, donde la llave tan solo se encuentra en las inmediaciones de la cerradura, pues la comunicación entre cerradura y llave se produce de manera inalámbrica o mediante contacto eléctrico, pero finalmente, una vez la llave desbloquea la cerradura, es el usuario el que acciona algún elemento mecánico que permite la apertura, o bien la cerradura se abre electromecánicamente con aporte de 40 energía de la red eléctrica o de baterías. En la patente EP 2384385 A1 se va un poco más allá en la autonomía eléctrica, al ser el usuario el que acciona un mecanismo que produce una energía eléctrica que se usa para energizar la cerradura electrónica y, una vez se completa la fase de reconocimiento, esa misma energía eléctrica se usa para mover algún elemento mecánico que desbloquea la cerradura y canaliza la fuerza 45 aplicada en el pomo hacia el mecanismo que permite su apertura.

En todos los casos se necesita bien un mecanismo accesible al exterior para que el usuario interactúe con la cerradura proporcionando energía para su apertura, lo que supone una debilidad del mismo, o bien una dependencia de suministro eléctrico, lo que deteriora su grado de disponibilidad y/o fiabilidad. No existe en la actualidad, al menos en conocimiento del inventor, ningún mecanismo que prescinda o pueda prescindir de 5 ambos.

El mecanismo aquí descrito no necesita suministro eléctrico de ningún tipo para su funcionamiento ni dispone de elementos externos manipulables. Mejora e innova sobre los sistemas o dispositivos existentes en dos aspectos fundamentales de manera simultánea: 10

● En cuanto a la independencia respecto de fuentes de energía. En particular no necesita de baterías u otros elementos de almacenamiento energético, fijos o reemplazables, ni por supuesto, de fuentes de energía externa (p.ej. red eléctrica), lo que hace que sea un sistema más confiable y seguro, apto para sustituir con ventaja a 15 equivalentes puramente mecánicos.

● En cuanto a la inexistencia de elementos externos activados por el usuario manualmente, que le hace especialmente insensible a manipulaciones y daños. Como ventaja adicional, esta ausencia de elemento a manipular le hace especialmente adecuado para ser operado por personas con ciertos tipos de problemas de movilidad. 20

A continuación se recogen algunas publicaciones de patentes conocidas por el autor y seleccionadas por recordar o asemejarse en algún aspecto a los descritos para la presente invención:

● EP 0851080 A3: Emitter and power drive system for an electronic lock: se describe 25 una cerradura “de combinación” donde el giro de la rueda de introducción de código, sirve también para generar electricidad usada por la cerradura. Obviamente la exposición al exterior de tal dispositivo de introducción de código hace que este sistema sea muy sensible a la manipulación y sabotaje.

● EP 2405136 A2: Electromagnetic energy harvester and a doorlatch release 30 mechanism as an energy source for the harvester: Describe un aprovechamiento de la energía cinética de una cerradura que puede ser convencional, y su conversión en energía eléctrica aprovechable en cierto tipo de cerraduras. Esta patente centra su innovación por tanto en el aprovechamiento de cierta energía cinética durante la apertura y/o cierre del resbalón de una cerradura mediante imanes y bobinas, y no en el uso 35 primario de la fuerza magnética de atracción/repulsión para provocar el movimiento que realiza el desbloqueo de la misma, aunque para realizarlo se convierta tal movimiento en energía eléctrica mediante bobinas. De hecho, llegado el caso sería posible el diseño de cerraduras que usaran conjuntamente el sistema descrito en este documento y el descrito en la patente mencionada. 40

● EP 2394008 A1: Locking device with magnetic actuation for doors: Aunque cuenta con imanes en la realización, su función es como parte del mecanismo del bloqueo de la cerradura y no como facilitador de la función de desbloqueo.

● EP 2384385 A1:Mechanically operated electric lock: Describe un tipo de cerradura que funciona con electricidad generada al manipular un pomo externo. Aquí, el 45 mecanismo de accionamiento, que es precisamente el objetivo de la presente invención es completamente distinto, dado que aquel necesita como elemento básico del elemento externo (pomo o similar) con el que proporcionar la energía mecánica necesaria. Esta diferencia fundamental hace que dicho dispositivo sea más sensible a manipulaciones, vandalismo y eventualmente fallo de operación. 50

Como puede concluirse, ninguna de ellas recoge ni el mecanismo, ni el fundamento de lo aquí reivindicado. Tampoco es de conocimiento del autor a día de la fecha ninguna publicación, sea o no de patente, ni realización ya sea comercial o no, que se base en ello. 5

Descripción detallada

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Básicamente el mecanismo o clase de mecanismos cuya novedad se reclama en este documento, trata inicialmente de posibilitar la realización de cerraduras de seguridad electrónicas, que puedan ser instaladas sin necesidad alguna de suministro eléctrico, ni de baterías o pilas internas que deban ser reemplazadas periódicamente. Es decir, que puedan considerarse tan autónomas como una cerradura mecánica normal. Para ello, el 15 mecanismo descrito permite aprovechar la interacción normal con el usuario para generación de la energía eléctrica y mecánica necesarias Otra motivación es la de hacer que dichas cerraduras no puedan ser forzadas ni saboteadas, y para ello se prescinde de elementos externos.

Con el fin de dar respuesta a ambos desafíos, se incorpora la interacción magnética entre 20 al menos un elemento interno y otro externo ferro-magnéticos, donde al menos alguno de ellos es imantado.

Aunque la interacción magnética entre imanes y elementos ferro-magnéticos y su uso en cerraduras como elementos de bloqueo por ejemplo no es en absoluto novedoso, sí lo es como se ha visto antes, en su aplicación a cerraduras, como elemento clave en la 25 generación de la energía necesaria que a la vez permite prescindir de elementos externos. En este sentido, y con el fin de no limitar el alcance novedoso de este sistema a una configuración particular, se recogen en las reivindicaciones, diferentes posibilidades o configuraciones aunque la esencia es básicamente la misma. Además, esta clase de mecanismos no tiene por qué limitarse a cerraduras físicas por lo que, aún manteniendo 30 en el texto la palabra “cerradura” como objetivo de incorporación de los mismos, su aplicación ha de entenderse extrapolable a sistemas similares, y así se ha tratado de recoger en las reivindicaciones.

La primera clave de esta invención es que la interacción del elemento externo “llave” con la cerradura, tiene lugar por interacción magnética. Para ello el mecanismo que forma 35 parte de la cerradura contiene una serie de elementos, de los que al menos uno de ellos, realiza algún movimiento (sea giro, desplazamiento o ambos), en respuesta a la fuerza magnética ejercida sobre o desde un elemento ferro-magnético del exterior construido también de material ferro-magnético. Al menos uno de dichos elementos ferro-magnéticos debe estar imantado. Opcionalmente, con el fin de devolver el mecanismo a 40 la posición de reposo, puede también contener un resorte asociado, aunque en realizaciones particulares podría ser ventajoso o necesario, no disponer de tal resorte. Dado que no es necesaria la existencia de elementos del mecanismo accesibles (manipulables) desde el exterior, el conjunto del mecanismo se monta en un contenedor suficientemente robusto cerrado al exterior. Como ha de permitirse la interacción 45 magnética desde el exterior por definición en esta invención, el material del que se construya dicho contenedor ha de ser no ferro-magnético. De igual manera, con el fin de limitar las interacciones magnéticas a lo imprescindible, en la mayoría de los casos será conveniente que el resto del mecanismo y de la cerradura en la que se monta, se

construya también en material no ferro-magnético, aunque esto no es requisito y de hecho pueden existir casos en que la presencia de piezas ferro-magnéticas en el mecanismo o cerradura sea ventajosa o incluso forme parte del diseño.

El elemento ferro-magnético móvil interno será preferiblemente imantado, para evitar que lo tenga que ser el elemento externo de la “llave” (lo que podría ser un inconveniente) 5 aunque, de nuevo, en algunas aplicaciones o configuraciones puede ser más útil o conveniente que sea el elemento exterior el imantado, o incluso los dos. En cualquiera de los casos, mediante la interacción magnética entre los elementos ferro-magnéticos exterior e interior, el elemento interior ha de resultar afectado en su posición (de ahí que deba ser móvil), bien en un solo “momento” (reivindicación 1), o en una secuencia de 2 o 10 más de ellos (“ida” y “retorno” como respuesta a la aproximación o alejamiento del elemento externo).

La segunda clave de la invención es que los movimientos que se generan a partir de la interacción magnética se aprovechan para realizar la labor de interacción/comunicación con la llave, si esta es electrónica, y/o desbloqueo de cerradura en caso necesario, etc., 15 con el fin de hacerlo verdaderamente autónomo. El alcance del mecanismo aquí descrito no incluye los modos de aprovechamiento (aunque sí se incluye una reivindicación sobre un modo en particular), pero sí se reivindica la novedad de que tales movimientos se aprovechen para dicha función, dotando al mecanismo de la característica de autonomía total. 20

Para mejor explicación de cada uno de los elementos y comprensión del concepto, dada la variedad posible de construcciones recogidas en las reivindicaciones, se remite a la siguiente descripción de un ejemplo concreto de realización basada en la reivindicación 2, bien entendido que se trata tan sólo de un ejemplo no limitante de las posibles realizaciones según dicha reivindicación y las demás reivindicaciones contenidas en este 25 documento:

Descripción de los dibujos

Como guía para la interpretación de las figuras, los elementos independientes (piezas) se referencian mediante cifras árabes encerradas en “globos”, y se mantiene dicha 30 referencia de manera consistente en todas las figuras en que aparece la pieza. En piezas complejas que tienen zonas diferenciadas, cuya forma o dimensión tiene algún cometido específico explicado en el texto, dichas zonas se referencian con el número de referencia de la pieza en la que se encuentran, seguida de una o más letras (según nivel de jerarquía), subrayada y sin “globo” circular. 35

La figura 1 muestra los elementos o bloques principales que intervienen en la cerradura objeto de realización de ejemplo.

La figura 2 muestra el “elemento ferro-magnético” de la realización de ejemplo (“émbolo”) montado, con mención a las distintos elementos que lo forman y sus zonas.

La figura 3 muestra el aspecto del “bloque” del mecanismo sin seccionar, señalando 40 algunos de sus rasgos característicos referidos en el texto.

La figura 4 muestra el mecanismo completo montado, seccionado para observar los componentes internos en su posición.

La figura 5 muestra otra perspectiva del mismo mecanismo montado y seccionado para señalizar otros elementos no observables en la figura 4. 45

La figura 6 muestra el mecanismo de la figuras 4 y 5, con el mismo seccionamiento aplicado, pero en vista “explosionada” para apreciar mejor la disposición de elementos en el interior. También se muestra un detalle ampliado (D) de los elementos alrededor del eje-embrague.

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Ejemplo de realización

La realización aquí descrita como ejemplo consiste en una cerradura basada en el mecanismo de la presente invención y en particular según la reivindicación número 2. Una realización completa y detallada de un producto industrializable del que se deriva este ejemplo, y para el que se reclama su propiedad intelectual, se encuentra en la 10 solicitud de Modelo de Utilidad “Cerradura Electrónica Autónoma de Seguridad sin Elementos Externos” del mismo solicitante.

En ésta realización, esquematizada en la figura 1, La cerradura (1), contiene un circuito (10b) que utiliza comunicación NFC (Near Field Communication) o inductiva mediante la bobina-antena (11) para comunicar con la “llave” (2) y actuar, en caso de identificación 15 positiva, sobre el elemento electromecánico casquillo-solenoide (12) que al ser accionado permite que el elemento ferro-magnético interno “émbolo” (14) desplace, por mediación de otras piezas, un elemento de la cerradura o “gatillo” (25) que desencadena el desbloqueo y apertura de la misma. El circuito (10b) y el elemento electromecánico casquillo-solenoide (12) son alimentados por un voltaje inducido en una bobina (4) por la 20 variación de campo magnético provocada por el movimiento del elemento ferro-magnético imantado interno “émbolo” (14) en su “movimiento de ida”. El elemento electromecánico casquillo-solenoide (12) canaliza de manera apropiada el “movimiento de retorno” de dicho elemento ferro-magnético para realizar el desbloqueo de la misma.

En referencia al croquis de la figura 2, y la vista explosionada de la figura 6, el elemento 25 móvil ferro-magnético “émbolo” (14) está formado por un imán de neodimio (141) con forma de disco, solidarizado con un eje de acero (142). Constructivamente la fijación se logra mediante un disco (143) también de acero, que se adhiere al imán (141) por la fuerza magnética del mismo. El eje de acero (142) pasa por el centro del disco de acero (143), y el conjunto se fija mediante una tuerca (144) de forma especial que sirve además 30 para centrar todos los elementos por tener un diámetro exterior ajustado al diámetro interior del disco de neodimio. La tuerca sirve también de “almohadilla” ante los impactos del imán (141) con la cara interna de la carcasa (24a) al estar construida de un material blando (caucho, silicona, plástico, etc.,).

El eje (142) del émbolo (14) está mecanizado de diferente manera a lo largo de su 35 longitud, pudiendo distinguirse tres partes. El extremo más delgado (142a), está roscado con el fin de atornillarse a la tuerca (144). La parte intermedia (142b), al ser de mayor diámetro, construye un resalte entre ambos tramos que hace tope en el disco (143), consiguiendo así, junto con la tuerca (144), que el eje quede perfectamente fijado al imán (141). Este tramo (142b) es liso y permite centrar el eje y facilitar su deslizamiento con 40 poco rozamiento en la parte estrecha del taladro (15ab). El menor diámetro respecto del siguiente extremo (142c) permite además situar el resorte (17) que se describe más adelante, y que hace tope precisamente en el resalte generado por esta diferencia de diámetros. El extremo final del eje (142c), de mayor diámetro, tiene la dimensión y acabado superficial adecuados para garantizar un rozamiento mínimo y limpio en el 45 taladro-casquillo (15aa).

El cuerpo del mecanismo (figura 3), donde se monta el conjunto émbolo (14), lo conforma básicamente un “bloque” (15), de material no ferro-magnético (aluminio, bronce, titanio, etc.,) y de simetría cilíndrica, en cuyo eje se mecaniza un taladro-casquillo (15a) con

dimensión y acabado superficial adecuados para que el eje del émbolo (142) se ajuste y pueda deslizarse por su interior sin apenas rozamiento. Dicho taladro-casquillo (15a) es de diámetro adecuado al diámetro mayor del eje del émbolo (142c) en toda su extensión (15aa) excepto en la “salida” del mismo (15ab) hacia la cavidad (16) donde se sitúa el imán (141). El diámetro mayor del taladro-casquillo (15aa) coincidente con un diámetro 5 sensiblemente menor del eje en (142b) forma un hueco en el que se aloja y cumple su función el resorte (17), encargado de mantener la posición de reposo (ausencia de elemento ferro-magnético externo) del conjunto émbolo (14), con el imán en posición retraída. En la parte trasera del bloque (15) se mecaniza una ranura diametral (15b), donde se aloja una palanca (18) que recibirá el impacto del eje-imán (142) en su camino 10 de vuelta a la posición de reposo, empujado por el resorte (17). Dicha palanca (18) puede girar sobre el eje (19) que se fija en el correspondiente taladro-alojamiento (15c) del bloque (15) y pasa a través del orificio (18b) de la palanca.

El eje-embrague (20), se encuentra alojado, con tolerancia suficiente para permitir el giro y desplazamiento del mismo, en una cavidad cilíndrica (15d) mecanizada en el bloque 15 (15), con tramos de diferente diámetro, correspondiente con otros tantos tramos del eje-embrague (20) como se describe a continuación.

En su extremo más delgado (20a), el eje-embrague (20) dispone de una pequeña ranura pasante (20d), por el que se introduce el extremo (“dedo”) de la palanca (18a). Las dimensiones de dicha ranura son las adecuadas para permitir el “juego” necesario de la 20 articulación y permiten que la palanca (18) al girar algunos grados sobre el eje (19), desplace el eje-embrague (20) axialmente unos milímetros en uno y otro sentido. Dada la forma en que se articulan, el eje-embrague (20) no puede girar y sus grados de libertad quedan reducidos a dicho desplazamiento lineal.

El eje-embrague (20) aumenta su diámetro en un segundo tramo (20b), en 25 correspondencia tal con el cambio de diámetro de la cavidad (15db), que deja hueco para colocar un resorte de presión (21) con la misión de forzar el eje-embrague hacia “afuera” (hacia la cavidad del imán (16)). Este resorte (21) es por tanto antagonista (por mediación de la palanca (18)) del resorte del eje del émbolo (17) en parte del recorrido, pero la diferencia de fuerza ejercida por cada uno hace que en completo reposo, sea el resorte 30 del embrague quien fuerce al émbolo (14) a una posición intermedia determinada por la posición en que queda el eje-embrague (20) cuando el resorte de presión del embrague (21) se extiende, siendo esta por tanto su posición de reposo. Tan sólo la inercia del émbolo (14) en su trayecto de vuelta, desde la posición de trabajo (elemento ferro-magnético externo próximo) a la posición de reposo, impulsado por el resorte (17) es 35 capaz de vencer momentáneamente la fuerza del resorte embrague (21), y es durante ese intervalo de tiempo que el mecanismo de desbloqueo puede actuar, como se verá posteriormente.

Mientras el eje-embrague (20) mantiene el mismo diámetro en el tramo (20b), la cavidad se ensancha a un diámetro mayor (15dc). En ese tramo se dispone la leva (22), que 40 puede girar y moverse sobre el eje-embrague (20), pero no es solidaria con él. Cuando se da la condición necesaria, esta pieza transmite el movimiento del eje-embrague (20) al elemento de desbloqueo de la cerradura o “gatillo” (25) a través de la ranura (15f) mecanizada en el bloque (15) por la que sobresale.

El eje-embrague (20) está terminado en un tope (20c) que dispone de dos tetones (20ca) 45 de forma cilíndrica, redondeados en forma de “domo” que sobresalen de la cara lateral que “mira” hacia el resto del eje-embrague (20). Están dispuestos en un diámetro de dicha cara paralelo a la ranura diametral del eje-embrague (15b), o lo que es lo mismo, dada la forma constructiva, y puesto que el eje-embrague (20) no puede girar, dicho diámetro permanece siempre radial al eje constructivo del émbolo (14). 50

Situado entre la leva (22) y el tope (20c), en una zona de la cavidad más ancha (15dd) se encuentra el elemento electromecánico constituido por un casquillo-solenoide (12), absolutamente libre de movimiento y giro (dentro de un límite), es decir, sin unión mecánica solidaria con ningún elemento. Debido a su concentricidad con el eje-embrague (20) puede girar y desplazarse sobre él sin apenas rozamiento. Dicho casquillo-solenoide 5 (12) dispone de dos tetones (12a), dispuestos de manera similar a los del tope (20ca) aunque más largos, situados en la cara que queda frente a dicho tope (20c). Los tetones de ambos elementos pueden chocar entre sí tan sólo si el ángulo en el que se posiciona el casquillo-solenoide (12) es el adecuado. En reposo, el resorte de torsión (23) mantiene el casquillo-solenoide (12), en un ángulo tal que los tetones de ambos elementos no 10 coinciden, por lo que un eventual desplazamiento del eje-embrague (20) no llega a tocarle. Sobre los tetones (12a) se encuentran bobinados sendos solenoides arrollados con hilo de cobre muy liviano, en sentido contrapuesto y conectados en serie eléctricamente, por lo que electromagnéticamente quedan “en oposición”. Es decir, la aplicación de una corriente a dichos solenoides provoca que el campo magnético 15 generado en ellos sea de sentido opuesto.

En la parte externa del bloque (15) que queda cubierto por la tapa (24), éste dispone de una ranura cilíndrica (15e) donde se acomoda una bobina (4) de hilo conductor esmaltado (bobina generadora) en la que se inducirá un voltaje en respuesta al cambio de flujo magnético que la atraviesa como consecuencia del movimiento del imán (141). 20 En el borde externo, el bloque (15) dispone de un “rebaje” (15g) donde se sitúa una bobina-antena (11) para la comunicación con el dispositivo llave (2) vía NFC. Los terminales de ambas bobinas (4) y (11) se llevan hasta la parte trasera del mecanismo para conexión a la circuitería.

El bloque (15), junto a la tapa cilíndrica (24) de material no ferro-magnético (bronce, 25 titanio, etc.) a la que se solidariza de manera permanente, forman una cavidad (16) en la que el émbolo (14) puede moverse axialmente teniendo como límites el interior de la cara “ciega” de la tapa (24a) o tope “de trabajo” de un lado, y la cara interior del bloque (15g), o “tope de reposo” de otra.

El montaje del mecanismo en la cerradura será tal que el eje del bloque es perpendicular 30 al plano de la puerta, y con la cara “ciega” de la tapa (24b) hacia el exterior de la misma. En el montaje final, esta cara podría en algunos casos, fundamentalmente en función del grosor de la puerta, quedar oculta dentro de la misma, o cubierta por algún tipo de “embellecedor” (de material no ferro-magnético) o bien resultar visible desde el exterior, en cuyo caso, tanto la terminación estética de la misma como la resistencia a los agentes 35 externos ha de ser tenida en cuenta. En cualquier caso, tanto el grosor de dicha cara “ciega”, como la distancia al exterior en caso de quedar oculta, se dimensionan adecuadamente para que cumpla su función protectora pero también permitir que la fuerza magnética que el imán ejerza sobre un elemento “llave” exterior, sea suficiente para realizar su función. 40

Funcionamiento

El funcionamiento es como sigue: cuando se sitúa a unos milímetros del dispositivo descrito, que forma parte de la cerradura, una “llave” (2) equipada con un circuito para comunicación e identificación NFC formado por el circuito (2a) y la bobina-antena (2c), y con un elemento ferro-magnético adecuado (2b), el imán (141) atrae a dicho elemento 45 ferro-magnético (2b) contra el exterior de la cara “ciega” (24b) del mecanismo, a la vez que él mismo y todo el émbolo (14) se desplaza axialmente hasta hacer tope con el interior de dicha cara (24a). La variación del flujo magnético que atraviesa la bobina de generación (4) creada por el movimiento del imán (141), genera un voltaje en la bobina (4), que, debidamente rectificado y estabilizado mediante un circuito de alimentación 50

(10a), suministra energía a un circuito controlador (10b) de procesamiento y comunicación NFC con la llave durante un tiempo suficiente para identificar o rechazar dicha llave (2).

Al retirar la llave (2) de las inmediaciones, el resorte (17) devuelve el émbolo (14) a su posición de reposo. En ese movimiento, de nuevo la variación del flujo magnético que 5 atraviesa la bobina de generación (4) creada por el movimiento del imán, induce un voltaje en la bobina que, rectificado y estabilizado en el circuito de alimentación (10a) contribuye de nuevo a alimentar el circuito controlador (10b) y, en su caso a suministrar corriente a los solenoides (12a).

Si el circuito controlador (10b) reconoce positivamente la llave (1), aplica en el momento 10 oportuno, calculado a partir del voltaje inducido en (4), una corriente a los solenoides (12a) que, al estar bobinados en sentido opuesto, generan campos magnéticos opuestos que interaccionan con el intenso campo magnético generado por el imán (141). Aunque las fuerzas resultantes son complejas dada la geometría, al estar restringidos los grados de libertad del casquillo-solenoide (12), la única resultante efectiva será el giro del mismo 15 de tal manera que uno de los solenoides quede lo más cercano posible al eje del émbolo (14), y el otro lo más alejado posible. Es decir, los solenoides (12a) alinean sus ejes en un plano radial al eje del émbolo (14) y por tanto coincidente, por construcción, con la posición de los tetones del tope (20ca).

En el último tramo de su recorrido de vuelta, el eje del émbolo (14) empuja por inercia la 20 palanca (18) que a su vez “tira” del eje-embrague (20) venciendo momentáneamente la fuerza del resorte (21). Si en ese desplazamiento los tetones del tope (20ca) y del casquillo-solenoide (12a) coinciden en posición por haber sido los solenoides activados por el circuito de control (10b), entonces el casquillo-solenoide (12) transmitirá el movimiento del tope (20c) solidario al eje-embrague (20), hasta la leva (22), y esta al 25 “gatillo” (25) que accionará el desbloqueo de la cerradura.

Por último, el eje-embrague (20), empujado por el resorte (21), regresa a su posición de reposo que fuerza la separación del tope (20c) y casquillo-solenoide (12), y por tanto deja de empujarse la leva (22), dejando el mecanismo listo para la siguiente operación. Es responsabilidad del mecanismo de desbloqueo de la cerradura el volver a su posición de 30 reposo una vez realizada su función, incluyendo la leva (22).

Otras realizaciones

Tanto la realización anterior como las que se exponen a continuación deben ser entendidas tan sólo como ejemplos que pretenden ilustrar diferentes posibilidades de diseño bajo el mismo concepto descrito en esta solicitud de patente, y en absoluto deben 35 entenderse como una limitación a lo descrito.

Apertura con secuencia

En esta realización, constructivamente similar a la primera, el funcionamiento es algo diferente y se generan estado lógicos intermedios que obligan más de una actuación de la llave, en secuencia. 40

Por ejemplo, al retirar la llave (2) por primera vez, como se describe en la realización anterior, en lugar de aprovechar la energía inducida en la bobina de generación (4) para aplicar directamente corriente a los solenoides (12a) (en caso de reconocerse positivamente la llave) y desbloquear la cerradura, el circuito controlador (10b) cambiaría de estado lógico internamente, a la espera de otro acercamiento de la llave (2) que 45 debiera de producirse en un lapso de tiempo determinado para en ese momento sí, activar los solenoides (12a) y desbloquear la cerradura. Este proceso se podría incluso repetir más de una vez, con lapsos diferentes programables. En la práctica esto equivale

a añadir un código más, que si bien no añade mucha dificultad a la apertura, permite aumentar los tiempos teóricos en los que un hipotético “ataque de fuerza bruta” (informática) pudiera tener éxito, a la vez que la multiplicidad de movimientos de la llave (2), que interacciona con el imán (141), permite obtener más energía con la que operar la cerradura si esto fuera necesario. 5

Múltiple elemento ferromagnético interno y apertura con secuencia

De la misma manera, otras realizaciones pueden disponer de más de un elemento ferromagnético interno sobre los que la llave (2) ha de actuar (acercando y alejando en secuencia), con fines similares de dificultar la apertura incluso ante robos o copias no 10 autorizadas de la llave y aprovechar los movimientos generados en la generación de la energía que se necesita para operar la cerradura y/o efectuar la apertura o desbloqueo.

Único o múltiple elemento ferromagnético interno y apertura con secuencia y múltiple llave 15

Igualmente, otra realización podría requerir que simultáneamente o en secuencia, se utilice más de una llave para aplicaciones de mayor seguridad y/o control.

Generación eléctrica indirecta

Finalmente, en otra realización de las muchas posibles, el aprovechamiento al menos 20 parcial, del movimiento del elemento ferromagnético interno para la conversión en energía eléctrica, no se efectúa directamente como ocurre en la primera realización descrita (el imán induce directamente en la bobina de generación), sino que dicho movimiento del imán interacciona, mecánica o magnéticamente, con otro elemento interno destinado a producir electricidad. En particular, como se recoge específicamente 25 en la reivindicación 10, este elemento interno podría ser otro imán situado en el interior y montado de tal manera que la mencionada interacción provoca su giro u oscilación, siendo este giro u oscilación lo que induce corriente en una bobina dispuesta adecuadamente. La ventaja de este montaje frente al de la primera realización puede ser que la generación eléctrica, por inducción en dicha bobina, se mantiene por más tiempo 30 (en la primera realización descrita, la inducción tan solo se produce durante un instante.

Claims (10)

1. REIVINDICACIONES

   1. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura caracterizado por que contiene al menos un elemento interno móvil de material ferro-magnético imantado o no imantado (y opcionalmente uno o más resortes asociados) 5 situado de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético (imantado o no) se interacciona por la fuerza magnética que se manifiesta entre ambos, provocando el movimiento (giro o desplazamiento o ambos) del elemento interno, aprovechándose dicho efecto directamente de manera mecánica o indirectamente mediante conversión, o de ambas, para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la 10 cerradura o ambas funciones y/o otras posibles, como alimentación de circuitos.
2. 2. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la 15 reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro-magnéticos imantados, siendo alguno de ellos móvil y con uno o más resortes asociados, situados de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético no imantado se interacciona por la fuerza magnética de atracción del elemento interno sobre el externo, provocando al menos dos movimientos del mismo: uno de ida (al aproximar el elemento 20 externo) y otro de retorno por medio del resorte (al retirar el elemento externo) que lo devuelve a su posición de reposo, y que se aprovechan de diferentes maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos. 25
3. 3. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro-magnéticos no imantados, siendo alguno de ellos móvil y con uno o más resortes 30 asociados, situados de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético imantado se interacciona por la fuerza magnética de atracción del elemento externo sobre el interno, provocando al menos dos movimientos del mismo: uno de ida (al aproximar el elemento externo) y otro de retorno por medio del resorte (al retirar el elemento externo) que lo devuelve a su posición de reposo, y que se aprovechan de 35 diferentes maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos.

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4. 4. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro-magnéticos imantados, siendo alguno de ellos móvil y con uno o más resortes asociados, situados de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético imantado se interacciona por la fuerza magnética de atracción o repulsión con el elemento interno, 45 provocando al menos dos movimientos del mismo: uno de ida (al aproximar el elemento externo) y otro de retorno por medio del resorte (al retirar el elemento externo) que lo devuelve a su posición de reposo, y que se aprovechan de diferentes maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de

   desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos. El movimiento de ida podrá ser de atracción o de repulsión en función del enfrentamiento de polos entre ambos elementos (interior-exterior), lo que permite aprovecharlos de diferente manera y por tanto crear más funcionalidad o mejorar la de seguridad. 5
5. 5. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro-magnéticos imantados, siendo alguno de ellos móvil y sin resorte asociado, situados de 10 manera que mediante un elemento externo ferro-magnético imantado se interacciona por la fuerza magnética con el elemento interno, provocando al menos dos posibles movimientos del mismo: uno provocado por la fuerza de atracción y otro por la fuerza de repulsión cuando se acerca el elemento externo por diferente o mismo polo al expuesto por el elemento interno. Dichos movimientos se pueden aprovechar de diferentes 15 maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas y otras funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos.

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6. 6. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que además de los estados de reposo y activo, correspondientes respectivamente al acercamiento inicial y alejamiento de la “llave”, existen estados intermedios internos, lógicos o físicos, conseguidos mediante el diseño del mecanismo interno, de tal manera que el desbloqueo 25 y/o apertura de la cerradura requiere manipular la “llave”, por ejemplo en una secuencia determinada de alejamiento – acercamiento, y consiguiendo de esta manera un plus de seguridad (secuencia correcta) a la vez que permite aprovechar dichos movimientos para obtener más energía utilizable para el desbloqueo y/o apertura de la cerradura.

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7. 7. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que al menos uno de los movimientos del elemento ferro-magnético imantado, sea este exterior o interior, se 35 aprovecha para la conversión a energía eléctrica del cambio de flujo magnético generado por dicho elemento ferro-magnético que atraviesa una bobina dispuesta a tal fin.
8. 8. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores de las que contienen un elemento interno 40 ferromagnético imantado, y caracterizado además por que el mecanismo de aprovechamiento del movimiento originado en la interacción entre el elemento ferromagnético interno y el elemento ferromagnético externo comprende un control de transmisión de fuerza compuesto por al menos un elemento o pieza “origen” de la fuerza como el “émbolo” (14) accionado directa o indirectamente por el elemento ferromagnético 45 interno, un elemento o pieza “destino” de la fuerza como la “leva” (22) que realiza la acción de desbloqueo y/o apertura de la cerradura, y una o más piezas intermedias (18, 20, 12) auxiliares, de las cuales al menos una está unida mecánicamente a una bobina eléctrica como el casquillo-solenoide (12). Al menos la pieza auxiliar unida

   mecánicamente a una bobina eléctrica o casquillo-solenoide (12) se encuentra situada en el campo magnético generado por el elemento interno ferro-magnético. Dichas piezas se sitúan de tal manera entre sí que el elemento “origen” no puede alcanzar al elemento “destino” más que por intermedio directo o indirecto de la pieza unida mecánicamente a la bobina eléctrica o casquillo-solenoide (12) cuando ésta se sitúa en cierta posición entre 5 ambas (posición de “trabajo”), lo que se consigue aplicando una corriente eléctrica a la bobina (12a), que genera una fuerza de reacción al campo magnético, y desplaza el casquillo-solenoide (12) a dicha posición de “trabajo”.

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9. 9. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura caracterizado por que el mecanismo de aprovechamiento parcial del movimiento generado en el desplazamiento del elemento ferro-magnético imantado existente en los mecanismos según reivindicaciones 2, 4, 5, 6 o 7 anteriores, cuando este movimiento es 15 lineal, mediante una conversión electromecánica, consistente en una o más bobinas (bobina de generación 4) situadas coaxial o cuasi-coaxialmente con la trayectoria de dicho movimiento lineal para generar cierta cantidad de energía eléctrica en respuesta a la variación de campo magnético que las atraviesa a consecuencia del movimiento de “ida” y/o del movimiento de “retorno” del elemento ferro-magnético imantado. 20
10. 10. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura caracterizado por que el mecanismo de aprovechamiento parcial del movimiento de el o los elementos ferro-magnéticos imantados existentes en los mecanismos según 25 reivindicaciones 2, 4, 5, 6 o 7 anteriores, comprende un sistema formado por uno o más imanes auxiliares dispuestos mecánicamente de manera que los movimientos del elemento o elementos ferro-magnético(s) mencionado(s), provocan, por interacción magnética con dicho sistema, un movimiento de oscilación o giro del mismo, que se utiliza mecánicamente o mediante conversión electromecánica de manera más ventajosa 30 o conveniente que el movimiento del elemento ferro-magnético original.