KR101254518B1 - 전자기식 잠금 장치 - Google Patents

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Abstract

잠금 장치는, 개구부(4)를 포함하는 하우징(2), 및 상기 개구부(4)에 회전 가능하게 장착되며 키를 수용하는 키홈(12)을 포함하는 코어(10)를 포함한다. 래칭 부재(20)는 상기 하우징(2)과 상기 코어(10) 사이에서 상호 작용하고, 상기 코어가 상기 하우징에 대하여 회전 가능한 해제 포지션과 상기 하우징에 대한 상기 코어의 회전이 저지된 래칭 포지션 사이에서 이동 가능하다. 전자제어식 액추에이터(30)는, 상기 코어에 장착되고, 상기 해제 포지션으로의 이동이 허용되는 개구부 정합(opening-registering) 포지션과 상기 래칭 부재의 상기 해제 포지션으로의 이동이 저지되는 래칭 포지션 사이에서 이동 가능하다. 스프링(46)은 상기 액추에이터의 목부(30c)와 접촉한다. 상기 스프링은 상기 액추에이터의 목부의 반경방향 양쪽 면과 접촉하는 2개의 상호 평행한 레그부(46d, 46e)를 구비하기 때문에, 여러 가지 장점을 갖는다. 첫째, 감쇠 스프링이 코어 내에 고정되지 않고도 용이하게 조립된다. 또한 자체 균형으로 인해 목부 상에 소정의 힘이 가해져서, 정확성 및 그에 따른 성능이 향상된다.

Description

전자기식 잠금 장치 {ELECTROMECHANICAL LOCK DEVICE}
본 발명은 일반적으로는 전자기식 잠금 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 전기식 또는 전기기계식으로 작동되는 래치 기구가 스프링에 의해 편향되어 보안성이 향상되고 성능이 보다 양호한 잠금 장치에 관한 것이다.
잠금 실린더를 조작하기 위해 전기식으로 상호 작용하거나 제어되는 해제 기구를 포함하는 전기기계식 잠금 장치가 종래 기술로서 알려져 있다. 이러한 잠금 장치는 예를 들어 미국특허 제5,839,307호 및 스웨덴특허 제9904771-4호에 기재되어 있다. 이들 특허문헌에는 액추에이터가 전기 모터에 의해 회전되는 것이 기재되어 있다. 액추에이터는 다시 래칭 부재의 이동을 허용 또는 저지한다. 이러한 래치 기구를 조작하는 방식은 자물쇠에 해머링(hammering)을 하거나 액추에이터가 해제 포지션이 되도록 회전시키는 것이다.
유럽특허 공개공보 제1134335A2호에는 잠금 장치가 기재되어 있으며, 여기서는 액추에이터를 래칭 포지션으로 기계식으로 복귀시키기 위해 스프링이 사용된다. 이러한 설계를 도 1에 도시하였으며, 복귀 핀이 스프링의 레그를 가압하고, 스프링은 다시 액추에이터의 치열식 표면을 가압한다. 상기 특허문헌에 기재된 스프링은 커버에 의해 고정되며 액추에이터를 래칭 포지션으로 복귀시키는 기능만을 갖는다. 이것은 또한 비교적 조립이 복잡하다.
본 발명의 목적은, 전기적으로 제어되는 래치 기구가 높은 보안성을 발휘하며 공지된 장치보다 성능이 양호하고 또한 조립이 보다 용이한, 전술한 유형의 잠금 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 액추에이터에 작용하는 스프링이 액추에이터의 목부의 양쪽과 접촉하는 2개의 레그를 구비하도록 제공될 수 있는 개념을 기반으로 한다.
따라서 본 발명은 청구범위 제1항에 따른 잠금 장치를 제공한다.
본 발명의 한 가지 장점은, 감쇠 스프링이 액추에이터의 빠른 회전 중에 오버슈팅(overshooting)되는 것을 방지하는 것이다. 따라서 액추에이터는 그 단부 포지션 사이에서 보다 신속하게 회전될 수 있다. 감쇠 스프링의 2개의 레그가 항상 액추에이터의 목부와 접촉하기 때문에, 해머링 등에 의해 래치 기구를 조작하는 것이 더욱 어려워진다. 액추에이터의 목부와 접촉하는 2개의 레그에 의해 자체 균형(self balancing)이 이루어진다. 이것은 몇 가지 장점을 갖는다. 첫째, 감쇠 스프링이 코어 내에 고정되지 않고도 용이하게 조립될 수 있다. 또한 자체 균형은 소정의 힘이 목부에 가해지도록 하여 정확도 및 그에 따른 성능을 향상시킨다.
도 1은 공지된 기술에 따라 구성되는 자물쇠의 래치 기구를 나타내는 도면이 다.
도 2는 본 발명에 따른 잠금 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 잠금 장치에 포함되는, 래칭 부재, 액추에이터, 모터, 피벗식 핀, 및 감쇠 스프링을 포함하는 래치 기구의 상세도이다.
도 4는 도 3의 피벗식 핀에 대한 상세도이다.
도 5는 도 3의 액추에이터에 대한 상세도이다.
도 6은 액추에이터와 감쇠 스프링 사이의 상호 작용을 나타내는, 모터를 제외한 래치 기구의 사시도이다.
도 7은 액추에이터의 목부에 대한 단면도이다.
도 8은 액추에이터의 여러 회전 포지션에서의 액추에이터 및 감쇠 스프링의 여러 단부도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에서의 래치 기구의 측면도이다.
도 10은 도 9의 래치 기구의 평면도이다.
이하, 첨부도면을 참조한 실시예를 통해 본 발명을 설명하기로 한다.
도 1은 본 명세서의 배경기술 단락에서 이미 설명한 공지된 기술을 나타내는 것으로 다시 설명하지 않기로 한다.
도 2는 본 발명에 따라 구성되는 잠금 장치의 실린더 코어에 대한 분해도로, 그 전체를 참조부호 10으로 나타내었다. 실린더 코어(10)는, 전형적인 실린더 하우징(2)의 원통형 개구부(4) 내에 위치되도록 구성되며, 따라서 원통형 개구부(4) 와 실질적으로 대응되는 외측면을 갖는다. 코어(10)는 전형적인 형태의 키를 수용하도록 구성된 키홈(12)을 포함한다. 코어(10)는 전형적인 형태의 텀블러 핀(도시하지 않음)을 수용하는 복수의 핀 텀블러 개구부(14)를 포함한다. 적절한 형상의 키가 텀블러 핀과 접촉하고 이들 텀블러 핀을 파팅 라인(parting line) 상에 위치시켜서, 코어(10)가 자물쇠 하우징에 대하여 회전될 수 있도록 하는 방식은 공지된 기술이며 따라서 본 명세서에서는 상세히 설명하지 않기로 한다.
본 설명에서는 텀블러 핀의 기능 및 양태는 무시하며, 적절한 형상의 키가 자물쇠에 삽입된 것으로 간주한다. 예를 들어 코어가 블로킹되거나 래칭되었다면, 이것은 코어가 전기적으로 제어되는 래치 기구에 의해 블로킹된 것을 의미한다.
도 2는 또한 래칭 부재에 작용하는 스프링(22)에 의해 반경방향 외측으로 편향되는 스프링인 래칭 부재(20)를 나타낸다. 래칭 부재의 기능 및 양태는 예를 들어 스웨덴 특허출원 제79067022-4호에 상세히 기재되어 있으며 그 전체를 원용에 의해 본 명세서의 일부로 하였다.
코어는 또한, 모터(40)에 의해 회전될 수 있으며 일반적으로 원통형인 액추에이터(30)를 포함한다. 모터는 2개의 도체(42a, 42b)에 의해 전자식 모듈(48)에 연결된다. 이들 도체는 코어의 몸통 표면의 그루브 내에서 연장되도록 되어 있다. 전자식 모듈은, 모터(40) 등의 구동을 위한 구동 회로와 함께 소프트웨어의 저장 및 실행을 위한 연관 메모리를 가지는 맞춤식 미세조정 유닛을 포함하는 것 외에, 키홈(12)에 삽입되는 키와 기계적으로 접촉하도록 되어 있는 도전성 금속 스트립 형태의 키 접촉부(44)를 더 포함한다. 이로 인해 키와 전자식 모듈이 전기에너지 및 데이터를 교환할 수 있게 된다. 그러므로 잠금 장치 또는 키에 모터(40) 및 전자식 모듈(48)에 전원을 공급하는 배터리가 위치될 수 있다. 모터(40)의 감쇠 회전을 위해 모터의 반경방향 내측에 감쇠 스프링(46)이 제공된다.
액추에이터(30)의 회전은, 액추에이터의 회전축에 대하여 대략 직각으로 연장되는 회전축을 가지는 피벗 핀(50)에 의해 영향을 받을 수도 있다. 피벗 핀은 키홈(12)까지 연장되는 채널(도시하지 않음) 내에 배치된다.
래칭 부재(20), 액추에이터(30), 및 감쇠 스프링(46)과 같은 연관 부품을 구비하는 모터(40)는, 코어의 몸통 표면(barrel surface)의 리세스(10a) 내에 배치되며 커버(18)에 의해 제 위치에 유지된다. 따라서 전자식 모듈(48)은 코어의 리세스(10a)의 반대쪽 몸통 표면의 리세스 내에 배치된다.
도 3 및 5를 참조하여, 래칭 부재(20), 액추에이터(30), 모터(40), 및 피벗 핀(50)을 포함하는 래치 기구를 상세히 설명하기로 한다. 피벗 핀(50)은, 키홈(12)에 삽입되는 키와 상호 작용하도록 되어 있는 페그(peg)(50a)를 포함한다. 피벗 핀은 또한, 액추에이터(30) 상의 저부면과 상호 작용하도록 되어 있는 표면을 가지는 리세스(50b)를 포함한다. 피벗 핀은 또한 피벗 핀 스프링(52)용 시트(seat)(50c)를 포함한다.
액추에이터(30)의 몸통 표면은 대략 원통 형상이며, 액추에이터가 해제 포지션에 위치되는 경우 래칭 부재(20)의 일부분을 수용하도록 되어 있는 길이방향으로 연장되는 리세스(30a)를 포함한다. 액추에이터의 몸통 표면은 또한, 도 5에 도시한 바와 같이 액추에이터의 중간 부분 둘레에서 약 225도의 각도로 연장되는 리세스(30b)를 포함한다. 이 리세스는, 액추에이터의 기계식 복귀를 위해 피벗 핀 리세스(50b)의 저부면과 상호 작용하도록 되어 있다. 액추에이터(30)는 또한, 액추에이터의 과도한 운동을 감쇠시키고 자물쇠에 해머링을 함으로써 자물쇠를 조작하는 것을 저지하도록, 감쇠 스프링(46)과 상호 작용하도록 되어 있는 목부(30c)를 포함하며, 이에 대하여는 후술하기로 한다. 액추에이터는 또한, 모터(40)의 샤프트를 수용하도록 축방향으로 연장되는 구멍(30d)을 포함한다.
이하, 도 6 내지 8을 참조하여 액추에이터(30)와 감쇠 스프링(46) 사이의 상호 작용을 설명한다. 바람직하게 스테인리스 스프링강으로 만들어지는 감쇠 스프링(46)은, 대략 직선형인 단변부(46c)를 통해 상호 연결된 대략 직선형인 제1 및 제2 장변부(46a, 46b)를 포함한다. 따라서 장변부 및 단변부는 하나의 평면 내에 제공된다. 단변부(46c)의 반대쪽 단부에서는 장변부(46a, 46b)가 각각의 레그부(46d, 46e)로 벤딩되어, 장변부 및 단변부에 의해 형성되는 평면에 대하여 실질적으로 직각으로 연장된다.
레그부(46d, 46e)는 서로 평행하게 연장된다.
레그부(46d, 46e)는 도 7에 도시한 바와 같이 액추에이터의 일정하지 않은 직경을 가진 목부(30c)를 압박한다. 도 7에는 스프링 레그와 동일한 레벨에 있는 액추에이터의 목부(30c)의 단면이 도시되어 있다. 목부는 회전대칭이고, 실질적으로 일정한 반경을 가지는 제1 둘레부(30c,)를 갖는다. 제1 둘레부(30c,)는 직경이 감소하는 제2 둘레부(30c,,)로 돌아 이어진다. 제3 둘레부(30c,,,)는 실질적으로 편 평하다. 감쇠 스프링(46)의 2개의 레그부(46d, 46e)는 회전대칭 덕분에 대응되는 둘레부에 동시에 접촉한다.
레그부(46d, 46e)는 항상 액추에이터의 목부(30c)의 반경방향 양쪽 면에 접촉된다. 이로 인해 이들 레그부는 액추에이터의 목부(30c)에 동일하지만 반대방향인 힘을 가함으로써 자체 균형이 이루어진다. 이것은 몇 가지 장점을 갖는다. 첫째, 감쇠 스프링이 코어 내에 고정되지 않고도 조립될 수 있다. 이것은 예시한 바와 같이 모터(40)의 반경방향 내측에 간단히 위치되어 제자리에 유지되는 것으로 충분하다. 따라서 조립이 용이해진다. 또한 자체 균형으로 인해 목부에 소정의 힘이 가해져서 정확성 및 그에 따른 성능이 향상된다.
스프링의 장변부(46a, 46b)는 가능한 한 스프링에 대한 양호한 동역학성을 얻도록 만들어지는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 이들 장변부는 모터(40)의 길이와 실질적으로 대응되는 길이를 가지며, 약 10㎜이다.
이하, 도 8을 참조하여 목부 형상의 기능을 설명한다. 도 8(a)에서 액추에이터(30)는 해제 포지션에 있으며, 래칭 부재를 위해 제공된 액추에이터의 리세스(30a)는 래칭 부재를 향한다. 이러한 포지션에서는, 래칭 부재가 코어(10)의 회전을 저지하지 않기 때문에 잠금 장치가 전기적으로 개방되며, 레그부(46d, 46e)는 제1 둘레부(30c,)와 접촉한다. 액추에이터가 모터에 의해 회전되면, 레그부는 액추에이터가 해제 포지션으로부터 회전되는 경우에 레그에 대하여 반경이 감소되는 둘레부(30c,,) 쪽으로 이동한다. 도 8b의 포지션은, 액추에이터가 도 8a의 포지션으로부터 약 10도 회전된 것이다. 도 8c의 포지션은 추가의 회전이 이루어진 포지션으로, 액추에이터가 전체적으로 약 45도 회전된 것이다. 이 포지션에서 액추에이터가 소위 해머링 시와 같은 진동에 노출되면, 감쇠 스프링(46)에 의해 목부(30c)에 가해지는 힘은 액추에이터를 도 8d의 래칭 포지션 쪽으로 회전시키게 되며, 액추에이터는 전체적으로 약 90도 회전된 것이 된다. 이 포지션에서 감쇠 스프링의 레그부(46d, 46e)는 둘레부(30c,,,)와 접촉한다. 액추에이터는 도 8d의 래칭 포지션에 대기 포지션을 가지며, 그 이유는 이 부분이 실질적으로 편평하기 때문이다. 이것은, 이 포지션에서의 액추에이터의 진동이 액추에이터를 회전시키지 않게 된다는 것을 의미하며, 이로 인해 조작(manipulation)이 상당히 더 어려워진다.
감쇠 스프링은, 조작에 대한 보호의 기능 외에, 액추에이터의 회전 포지션의 급격한 변경 중의 오버슈팅을 감쇠시키는 기능을 갖는다. 잠금 기능에서 지연(delay)을 방지하기 위해, 도 8a의 해제 포지션과 도 8d의 래칭 포지션 사이의 액추에이터의 회전에 대하여 가능한 짧은 회전 시간이 요구된다. 감쇠 스프링과 액추에이터의 목부 사이의 마찰 덕분에, 매우 높은 회전 속도가 가능한 한편, 회전 속도가 급격하게 0으로 되는 경우에는 단부 포지션에서의 오버슈팅이 방지된다.
도 9 및 10에 도시한 다른 실시예에서, 회전 샤프트를 가지는 모터(40)는 직선으로 동작하는 모터 또는 솔레노이드(140)로 대체되었다. 이 선형 모터 또는 솔레노이드는 길이방향으로 이동 가능한 액추에이터(130)에 연결된다. 액추에이터에는 래칭 부재(120)의 핀(120a)을 수용하도록 배치되는 구멍(130a)이 제공된다. 도 10에 도시한 포지션에서는, 핀이 구멍(130a)과 정합되어 있기 때문에, 래칭 부재가 액추에이터 쪽으로 이동될 수 있다.
전술한 스프링(46)과 대응되는 감쇠 스프링(146)은 모터와 액추에이터를 연결하는 샤프트에 놓이며, 샤프트는 액추에이터의 일부로 고려될 수 있다. 따라서 이 감쇠 스프링은 제1 실시예의 경우와 동일한 형상을 갖는다. 그 기능은 또한, 모터 샤프트가 직선운동만을 하고 회전운동은 하지 않더라도, 모터의 운동을 감쇠시키고 조작을 보다 어렵게 만드는 것이다. 모터 샤프트는, 필요한 경우, 길이방향으로 직경이 변화될 수 있다.
제1 실시예의 피벗 핀과 대응되는 피벗 핀(150)은 키를 잠금 장치로부터 제거하는 동안에 액추에이터의 기계식 운동을 위해 제공된다. 따라서 잠금 장치에 삽입된 키에 의해 영향을 줄 수 있는 탭(150a) 또는 다른 수단이 제공된다. 이것은 또한 스프링(도시하지 않음)에 의해 편향되는 스프링이다. 도 10(d)에 도시한 바와 같이 피벗 핀을 회전시키는 동안, 피벗 핀의 표면은 액추에이터의 단부면을 가압하고, 액추에이터는 도 10(c)에 도시한 바와 같이 모터의 방향으로 직선운동을 하게 된다. 따라서 구멍(130a)은 래칭 부재(120)의 핀(120a)과 정합된 상태로부터 이동되고 그에 따라 래칭 부재는 액추에이터를 향해 내측으로 이동되는 것이 저지된다. 따라서 액추에이터(130)는 제1 실시예의 회전식 액추에이터(30)와 동일한 기능을 갖는다.
이상, 본 발명에 따른 잠금 장치의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 당업자들은 본 발명의 범위 내에서 이에 대한 변형이 가능하다는 것을 이해하여야 한다.
또한 액추에이터가 전기적인 작동에 의해 90도 회전하여 래칭 포지션이 되는 것으로 설명하였지만, 래칭 부재를 위한 리세스(30a)가 래칭 부재와 정확하게 대면하지 않는 한, 다른 각도를 고려할 수도 있다.
또한 액추에이터의 목부는 상이한 형상을 가지거나 액추에이터 상에 위치될 수도 있다.
또한 전기식으로 제어되는 래치 기구와 종래의 텀블러 핀의 조합을 예시하였으나, 본 발명의 개념은 전술한 래칭 기구 외에 다른 래칭이 없는 잠금 장치에도 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한 감쇠 스프링(46)을 특정 형상으로 설명하였지만, 이 스프링은, 스프링이 액추에이터의 목부 상의 반경방향 양쪽 면과 접촉하는 2개의 상호 평행한 레그부를 가지거나 샤프트가 모터와 액추에이터를 상호 연결하는 한, 상이한 형상을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서 단변부(46c)는 둥근 형상을 가질 수 있다.

Claims (10)

  1. - 개구부(4)를 포함하는 하우징(2);
    - 상기 개구부(4)에 회전 가능하게 장착되며 키(60)를 수용하는 키홈(12)을 포함하는 코어(10);
    - 상기 하우징(2)과 상기 코어(10) 사이에서 상호 작용하고, 상기 코어가 상기 하우징에 대하여 회전 가능한 해제 포지션과 상기 하우징에 대한 상기 코어의 회전이 저지된 래칭 포지션 사이에서 이동 가능한 래칭 부재(20; 120);
    - 상기 코어에 장착되고, 상기 래칭 부재(20; 120)의 상기 해제 포지션으로의 이동이 허용되는 개구부 정합(opening-registering) 포지션과 상기 래칭 부재의 상기 해제 포지션으로의 이동이 저지되는 래칭 포지션 사이에서 이동 가능한 전자제어식 액추에이터(30; 130); 및
    - 상기 액추에이터의 목부(30c)와 접촉하는 스프링(46)
    을 포함하고,
    상기 스프링은 상기 액추에이터의 목부(30c)의 반경방향 양쪽 면과 접촉하는 2개의 상호 평행한 레그부(46d, 46e)를 구비하는,
    잠금 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스프링(46)은 단변부(46c)를 통해 상호 연결되는, 직선형인 제1 장변부(46a) 및 제2 장변부(46b)를 포함하는, 잠금 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장변부들(46a, 46b) 및 상기 단변부(46c)는 하나의 평면 내에 제공되는, 잠금 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 장변부들(46a, 46b)은 상기 단변부(46c)의 반대쪽 단부에서 각각의 레그부(46d, 46e)로 이어지는, 잠금 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 레그부들(46d, 46e)은 상기 장변부들과 상기 단변부에 의해 형성되는 평면에 대하여 직각으로 연장되는, 잠금 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목부(30c)는 상기 액추에이터를 모터에 연결하는 모터 샤프트의 일부분을 포함하는, 잠금 장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목부(30c)는 회전대칭인, 잠금 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목부(30c)는 일정한 반경을 가지는 제1 둘레부(30c,) 및 상기 제1 둘레부에서 이어지며 감소하는 직경을 가지는 제2 둘레부(30c,,)를 포함하는, 잠금 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목부(30c)는 편평한 제3 둘레부(30c,,,)를 포함하는, 잠금 장치.
  10. 삭제
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