KR20050103514A - 전자 잠금기구 및 이를 포함한 자물쇠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드 서보기구를 갖춘 전자자물쇠에 관한 것이다. 본 발명은 전자식 잠금기구를 제공한다. 본 발명에 따르면, 잠금기구는 원통형 보어 안에서 회전하는 캠을 구비한다. 자물쇠에 걸쇠를 끼우거나 빼는 것은 캠의 회전과 연계된다. 잠금기구가 잠기면, 차단핀에 의해 캠의 회전이 방해되어, 걸쇠가 빠진다. 잠금이 풀린 상태에서는, 캠의 회전이 방해되지 않아, 걸쇠를 뺄 수 있다.

Description

전자 잠금기구 및 이를 포함한 자물쇠{ELECTRONIC LOCKING MECHANISM AND LOCK CONTAINING IT}

본 발명은 전자자물쇠에 관한 것으로, 구체적으로는 솔레노이드 서보기구를 갖춘 전자자물쇠에 관한 것이다.

전자자물쇠는 전기 서보기구를 이용해 잠그거나 푼다. 경우에 따라서는, 솔레노이드의 플런저가 자물쇠의 볼트나 래치 역할을 한다. 경우에 따라서, 플런저는 별도의 볼트나 래치의 움직임을 가역적으로 방해하도록 구성되기도 한다. 어느 경우에도, 플런저는 전자기력과 탄성력을 이용해 선형운동을 하거나 회전한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

도 1은 전자식 잠금기구에 사용되는 솔레노이드의 단면도;

도 2a는 본 발명의 일례에 따른 전자식 잠금기구의 잠금상태의 단면도;

도 2b-c는 도 2a의 잠금기구의 해제상태와 격철상태의 단면도;

도 3은 본 발명의 일례에 따른 잠금기구를 갖춘 맹꽁이자물쇠를 보여주는 도면;

도 4는 본 발명의 일례에 따른 잠금기구를 갖춘 도어락을 보여주는 도면;

도 5는 본 발명의 일례에 따른 잠금기구를 갖춘 서랍자물쇠를 보여주는 도면;

도 6은 본 발명의 일례에 따른 잠금기구를 갖춘 다른 맹꽁이자물쇠를 보여주는 도면.

발명의 요약

본 발명은 전자식 잠금기구를 제공한다. 본 발명에 따르면, 잠금기구는 원통형 보어 안에서 회전하는 캠을 구비한다. 자물쇠에 걸쇠를 끼우거나 빼는 것은 캠의 회전과 연계된다. 잠금기구가 잠기면, 차단핀에 의해 캠의 회전이 방해되어, 걸쇠가 빠진다. 잠금이 풀린 상태에서는, 캠의 회전이 방해되지 않아, 걸쇠를 뺄 수 있다.

본 발명의 잠금기구를 갖는 자물쇠에서는 걸쇠의 존재여부를 감지하는 마이크로스위치가 불필요하다. 따라서, 자물쇠가 잠기거나 풀린 상태에 있을 때, 잠금기구는 대기상태에 있어서 거의 전기를 소비하지 않는다. 또, 솔레노이드의 플런저는 팽창상태와 후퇴상태 사이를 움직일 때 잠금기구의 다른 부품과 마찰을 일으키지 않는다. 이때문에 사용할 수 있는 솔레노이드의 크기가 줄어든다. 열쇠나 비밀번호를 사용하지 않고 걸쇠를 끼우기만 해도 잠금기구를 잠글 수 있다.

따라서, 본 발명의 전기기계식 자물쇠용 잠금기구는:

보어에서 움직이는 걸쇠;

상기 걸쇠가 보어 안에서 움직이지 않는 제1 캠 위치와, 제2 캠 위치 사이를 회전할 수 있는 캠;

캠의 회전을 방해하는 제1 핀 위치와, 캠의 회전을 방해하지 않는 제2 핀 위치 사이를 움직이고, 상기 제1 핀 위치에서는 스프링에 의해 힘을 받는 차단핀; 및

상기 제1 핀 위치에서 제2 핀 위치로의 차단핀의 움직임을 방해하는 안정된 팽창위치와, 차단핀의 움직임을 방해하지 않는 안정된 후퇴위치를 갖는 플런저를 구비한 솔레노이드;를 포함한다.

본 발명은 또한 이런 잠금기구를 구비한 전기기계식 자물쇠에 관한 것이기도 하다. 이런 자물쇠에는 맹꽁이자물쇠, 도어락 또는 서랍자물쇠 등이 있다.

도 1의 솔레노이드(12)는 본 발명의 잠금기구에 사용할 수 있다. 솔레노이드(12)의 하우징(54)에는 전자석코일(56)과 영구자석(58)이 있고, 영구자석은 원통형 보어(60) 안에 배치된다. 압축스프링(66)에 의해 플런저(14)는 영구자석(58) 반대쪽으로 밀린다. 플런저(14)는 쌍안정 상태를 갖는데; 헤드(64)가 자석(58)에 근접하고 스프링(66)이 압축된 후퇴상태와(도 1a 참조); 헤드(64)가 자석에서 떨어진 팽창상태(도 1b 참조)의 2가지 상태이다.

솔레노이드(12)가 작동하면 플런저(14)가 팽창위치에서 후퇴위치로 돌아가는데, 이는 전자자물쇠를 작동시키는 일반적 방법이라 할 수 있다. 예를 들어, 솔레노이드(12)를 열쇠로 작동시키거나, 키보드에 암호를 입력하여 작동시킬 수 있다. 한편, 전자식으로 프로그램된 휴대용 충격장치로 암호의 충격순서를 유추할 수도 있다.

도 2의 잠금기구(10)는 본 발명에 의한 것으로 전자자물쇠에 사용된다. 잠금기구(10)에서 래치 솔레노이드(12)의 플런저(14)는 안정된 팽창상태(도 2a)와 안정된 후퇴상태(도 2b) 사이를 보어(15) 안에서 움직인다. 자물쇠 하우징(18)의 연결부(19)에 차단핀(16)의 일단부가 스프링(20)을 통해 연결된다. 스프링(20)에 의해 차단핀(16)은 보어(21) 안에서 연결부(19) 반대쪽으로 밀린다. 차단핀(16)의 타단부에는 노치(22)가 있다. 원통형 보어(26) 안에서 캠(24)이 회전한다. 캠(24)의 길이를 따라 한쌍의 제1 및 제2 노치(28,30)가 형성된다.

도 2a는 잠금기구의 잠금상태를 보여준다. 이 상태에서, 캠(24)은 원통형 보어(36) 안의 걸쇠(34)에 걸려있다. 스프링(20)은 팽창상태에 있다. 이때 연결부(19)를 향한 차단핀(16)의 움직임은 플런저(14)에 의해 차단된다. 차단핀(16)이 도 2a의 위치에 있으면 캠(24)의 회전이 방해되어, 보어(36)내의 걸쇠(34)의 움직임도 방해된다.

도 2b의 잠금기구(10)는 잠금해제 상태에 있다. 이 상태에서, 플런저는 후퇴해 있다. 보어(36) 안에서 걸쇠(34)가 화살표(38) 방향으로 움직이면 캠(24)이 시계방향으로 회전한다. 캠(24)은 회전하면서 스프링(20)을 거슬러 차단핀(16)을 연결부(19)쪽으로 밀어준다(도 2c 참조).

잠금기구(10)는 플런저가 후퇴한 뒤 일정 시간(예; 6초)이 지나면 플런저를 팽창위치로 자동으로 되돌리도록 프로그램되어 있다. 이때 이미 보어(36)에서 걸쇠(34)를 제거했으면, 잠금기구(10)는 도 2c의 준안정 "격철" 상태로 들어가고, 이 상태에서 플런저(24)는 후퇴상태와 팽창상태 중간에 있으면서 차단핀(16)을 밀어준다. 캠(24)은 차단핀(16)이 하우징(18) 반대쪽으로 움직이는 것을 막는다. 걸쇠(34)를 아직 제거하지 않았으면, 잠금기구가 도 2a의 잠금상태로 돌아간다.

잠금기구(10)가 도 2c의 격철 상태에 있을 때, 걸쇠(34)를 보어 안에서 화살표(40) 방향으로 밀면 잠금기구(10)가 도 2a의 잠금상태로 된다. 보어(36)에서 걸쇠(34)를 찌르면 캠(24)이 반시계 방향으로 회전하여, 차단핀(16)이 스프링(20)에 의해 하우징(18) 반대쪽으로 움직인다. 플런저(14)는 차단핀(16)에 의해 더이상 움직이지 않으므로, 도 2a의 팽창위치를 취한다. 따라서, 열쇠나 비밀번호를 사용하지 않고 걸쇠(34)를 보어(36) 안으로 밀어넣기만 해도 잠금기구를 잠글 수 있다. 캠(24)을 반시계 방향으로 1/8회전 돌려서 차단핀(16)을 연결부(19) 반대쪽으로 움직일 정도로만 걸쇠(34)를 보어(36) 안으로 밀어넣기만 하면 된다. 차단핀(16)이 이렇게 움직이면 캠(24)이 도 2a의 위치로 더 회전하고, 이렇게 되면 걸쇠(34)를 화살표(40) 방향으로 더 넣어 도 2a의 위치로 고정할 수 있다.

본 발명의 잠금기구에서는, 걸쇠(34)가 보어(36)에 있음을 감지하는 마이크로스위치가 불필요하다. 따라서, 도 2c의 격철상태나 도 2a의 잠금상태에서는 전자장비가 대기모드에 있으므로 전기소모가 거의 없다. 차단핀(16)이 도 2a의 위치에 있으면, 플런저(14)와 차단핀(16) 사이에 틈새(17)가 있으므로, 플런저(14)가 팽창상태와 후퇴상태 사이를 움직일 때 차단핀(16)과 마찰되지 않는다. 이렇게 되면 솔레노이드(12)의 크기를 줄일 수 있다.

도 3a의 맹꽁이자물쇠(42)의 본 발명의 잠금기구(10)는 잠금해제 상태에 있다. 맹꽁이자물쇠(42)의 U형 걸쇠(34)는 2개의 원통형 보어(36)에 들어가 있다(도 3c 참조). 도 3b에 별도로 도시된 캠(24)에는 2쌍의 제1, 제2 노치(28,30)가 형성되어 있다. 맹꽁이자물쇠(42)는 배터리(73), 충격감지 마이크로폰(72) 및 메모리가 달린 프로그래머블 컨트롤러(22)를 갖는 전자회로를 구비한다. 컨트롤러는 마이크로폰에서 받은 신호들을 해독하고 이것을 메모리에 저장된 자물쇠 접근코드와 비교하는 기능을 한다.

맹꽁이자물쇠(42)의 관련 충격발생 전자키(76)는 프로그램가능한 휴대용 데이타 전송기구이다. 이 키는 충격헤드(78)를 갖는데, 충격헤드는 예컨대 전자석, 압전 또는 자기변형 효과를 이용한다. 키(76)는 메모리가 달린 프로그래머블 컨트롤러와 배터리를 더 구비한다. 키(76)는 메모리에 저장된 접근코드에 맞게 충격헤드(78)의 펄스형 고에너지 충격 암호 순서를 생성하도록 설계된다. 충격 순서를 암호화하는 방법에 대해서는 미국특허 6,411,195에 소개되어 있고, 본 발명에서는 이를 참고했다. 이 키는 키 접근코드를 프로그램하기 위한 숫자판을 갖거나, 특수 장치로 접근코드를 프로그램할 수도 있다.

자물쇠(42)를 풀려면 손으로 키(76)를 하우징(18)의 임의의 지점에 밀어넣는다. 키 접근코드(숫자)를 입력하면 대응하는 충격 순서가 충격헤드(78)에 의해 하우징(18) 표면에 전달된다. 한편, 메모리에 접근코드를 미리 프로그램할 수도 있는데, 이 경우 키의 버튼 하나만 누르면 암호화된 충격 순서가 시작될 수 있다. 마이크로폰(72)은 자물쇠 내부의 충격으로 인한 진동을 픽업한다. 이런 진동은 컨트롤러(22)에서 적절히 처리되고 해독된 다음, 컨트롤러(22)의 메모리에 프로그램된 접근코드와 비교된다. 접근코드와 일치하면 컨트롤러(22)가 솔레노이드(12)의 코일(56)을 작동시켜, 스프링(66)의 힘을 극복한다. 플런저(14)의 헤드(64)가 자석(58)에 접근하면, 자석(58)이 플런저(14)를 후퇴상태로 고정하고, 이 상태에서 캠(24)은 보어(26) 안에서 자유로이 회전한다. 이제 걸쇠(34)를 손으로 제거할 수 있다.

도 4a는 잠금기구(10)를 갖춘 도어락(50)을 보여준다. 도어락(50)은 맹꽁이자물쇠(42)와 비슷하므로, 동일한 부분에는 같은 번호를 붙인다. 도어락(50)의 하우징(18)은 나사(53) 등에 의해 도어(52)에 단단히 고정된다. 마찬가지로 걸쇠(34)도 나사(55)로 인접 문틀(54)에 고정된다. 걸쇠(34), 캠(24) 및 차단핀(16)은 도 4b에 별도로 도시되어 있다. 도어락(50)의 동작은 맹꽁이자물쇠(42)의 동작과 동일하다. 도어(52) 한쪽에 키(76)로 암호화된 충격순서를 입력하면 도어락(50)이 열린다.

도 5a는 잠금기구(10)를 갖춘 서랍자물쇠(52)를 보여준다. 사랍자물쇠(52)는 맹꽁이자물쇠(42)나 도어락(50)과 비슷하므로, 동일한 부분에는 같은 번호로 표시한다. 서랍자물쇠(52)의 하우징(18)은 나사(도시 안됨)로 서랍 전면판(57)에 단단히 고정되고, 걸쇠(34)는 서랍틀(59)에 고정된다. 도 5b는 걸쇠(34)를 따로 보여준다. 걸쇠(34)의 기판(77)에는 2개의 나사공(79)이 뚫려있다. 걸쇠(34)중 기판(77)에서 돌출한 부분(81)은 반원형 단면(83)을 갖는다. 도 5c에는 캠(24)이 따로 도시되었다. 캠에는 2개의 제1, 제2 홈(28,30)이 정반대로 형성되어 있다. 도 5d는 잠금기구가 격철상태일 때 솔레노이드(12), 캠(24) 및 차단핀(16) 사이의 관계를 보여준다. 자물쇠를 잠글 때, 걸쇠(34)는 화살표(85) 방향으로 캠(24)을 향해 밀린다. 이렇게 되면, 캠(24)이 시계방향으로 회전하여, 잠금기구가 도 5e의 잠금상태로 된다. 서람 전면판(57)에 키(76)로 암호화된 충격순서를 입력하면 서랍자물쇠(42)가 열린다.

도 6의 다른 맹꽁이자물쇠(60)의 잠금기구(10)는 U형 하우징(18)을 갖는다. 이 자물쇠(60)는 서랍자물쇠(52), 맹꽁이자물쇠(42) 및 도어락(50)과 비슷하므로, 동일한 부분에는 같은 번호를 붙인다. 자물쇠(60)의 하우징(18)은 U형이다. 캠과 걸쇠를 하나로 합쳐 62로 표시했다. 보어(36)는 하우징(18)의 아암(66)을 관통한 관통부(64)와, 하우징(18)의 아암(90)에 형성된 한쪽이 막힌 보어부(68)로 이루어진다. 이 자물쇠(60)는 보어부(68) 단부의 더미플러그(92)를 더 포함한다. 걸쇠(62)는 보어(36) 안에서 미끄럼 및 회전이 가능하다.

자물쇠(60)는 도 6a에서는 잠금상태이고 도 6b에서는 해제상태이다. 스프링(94)을 이용해 손으로 걸쇠(62)를 돌린다. 걸쇠(62)가 돌아가면 차단핀(16)이 연결부(19)쪽으로 움직인다. 다음, 걸쇠(62)를 보어(36)에서 제거한다. 걸쇠가 보어부(68)에서 빠지면서, 스프링(94)에 의해 더미플러그(92)가 보어부(68)로 들어오므로, 차단핀(16)이 보어부(68)로 들어가지 못하게 된다. 도 6c의 자물쇠는 격철상태에 있다.

자물쇠(60)를 풀려면, 걸쇠(62)를 관통부(64)와 보어부(68)에 끼우면서, 더미플러그(92)를 보어부(68)에서 밀어낸다. 차단핀(16)은 스프링(20)에 의해 보어부(68) 안으로 밀리면서 걸쇠(62)에 걸린다.

Claims (7)

1. 전기기계식 자물쇠의 잠금기구에 있어서:

   보어에서 움직이는 걸쇠;

   상기 걸쇠가 보어 안에서 움직이지 않는 제1 캠 위치와, 제2 캠 위치 사이를 회전할 수 있는 캠;

   캠의 회전을 방해하는 제1 핀 위치와, 캠의 회전을 방해하지 않는 제2 핀 위치 사이를 움직이고, 상기 제1 핀 위치에서는 스프링에 의해 힘을 받는 차단핀; 및

   상기 제1 핀 위치에서 제2 핀 위치로의 차단핀의 움직임을 방해하는 안정된 팽창위치와, 차단핀의 움직임을 방해하지 않는 안정된 후퇴위치를 갖는 플런저를 구비한 솔레노이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 잠금기구.
2. 제1항에 있어서,

   충격감지 마이크로폰;

   상기 마이크로폰에서 받은 신호를 해독한 다음 메모리에 저장된 신호와 비교해, 양쪽 신호가 일치하면 솔레노이드를 작동시키기 위한 컨트롤러; 및

   잠금기구에 암호화된 충격 순서들을 생성하도록 구성된 충격생성 전기 키;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잠금기구.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 플런저가 차단핀을 누르는 젖혀진 위치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 잠금기구.
4. 전항들중 어느 한 항에 따른 잠금기구를 갖춘 전기기계식 자물쇠.
5. 제4항에 있어서, 맹꽁이자물쇠, 도어락 또는 서랍자물쇠인 것을 특징으로 하는 자물쇠.
6. 제5항에 있어서, 캠과 걸쇠를 하나로 합친 것을 특징으로 하는 자물쇠.
7. 제7항에 있어서, 보어에서 걸쇠를 뺐을 때 차단핀을 보어 안으로 넣는 것을 방해하는 더미플러그를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자물쇠.