RU23902U1 - Электропривод замка - Google Patents

Description

дународную публикацию WO 97/05532 от 13.02.97).

Однако практика показала, что более простые и удобные для блокировки электроприводы замков можно создавать на основе (мифо)эле1сгродвигателей. Замки с такими «моторными электроприводами всё чаще появляются на рынке.

Например, финская фирма «ABLOY предпагает врезные моторные замки для сплошных деревянных и стальных дверей. Однако электродвигатели постоянного тока в составе приводов таких замков обычно имеют довольно высокое рабочее напряжение 24 В и ток около 0,3 А, что небезопасно для пользователей в случае пробоя изоляции.

Поэтому чаще предлагают замки, электроприводы которых срабатывают при напряжении 12В (см. рекламный проспект российской фирмы «КОРН из Санкт-Петербурга).

Из числа «низковольтных электроприводов к предлагаемому наиболее близок электропривод замка согласно заявке ФРГ № 37 44 135. Он имеет закреплённые в общем корпусе электродвигатель, подключённый к источнику энергии через блок управпения, и механизм передачи усилия отпирания-запирания на по меньшей мере один запорный элемент. Замки с такими электроприводами предназначены преимущественно для транспортных средств и работают от аккумуляторов. При этом:

электродвигатель имеет возможность вращения только в одном направлении и снабжён редуктором,

запорный элемент выполнены в виде поворотной вилки и взаимодействующих с нею стержневого фиксатора положения «зафыто и стопора,

блок управления и кинематическая цепь содержат набор средств, которые при каждом включении электродвигателя обеспечивают смещение выходного вала редуктора только на пол-оборота.

При срабатывании такого электропривода существенная часть энергии теряется на трение многочисленных кинематических звеньев, а в случаях прерывания рабочего цикла затраченная энергия полностью теряется. Именно поэтому рабочее напряжение трудно сделать менее 12В. Кроме того, описанный электропривод сложен и потому трудоёмок в изготовлении и недостаточно надёжен.

В основу полезной модели положена задача усовершенствованием кинематической схемы создать такой простой электропривод, который обеспечивал бы снижение эксплуатационных энергозатрат и, тем самым, допускал возможность срабатывания при рабочем на2 l ft J

пряжении менее 6 В, которое может быть обеспечено от нескольких малогабаритных автономных источников питания, используемых, например, для энергопитания бытовых электрических часов, плейеров, микрокомпьютеров и т.д.

Поставленная задача решена тем, что в электроприводе замка, который имеет закреплённые в общем корпусе электродвигатель, подключённый к источнику энергии через блок управления, и механизм передачи усилия отпирания-запирания на по меньшей мере один запорный элемент, согласно изобретательскому замыслу электродвигатель выполнен реверсивным, а механизм передачи усилия отпирания-запирания выполнен на основе глобоидного червяка, который жёстко связан с валом электродвигателя, и установленного на оси двуплечего рычага, имеющего жёсткое плечо, которое зацеплено с витками глобоидного червяка, и упругое плечо, которое служит средством кинематической связи с запорным элементом.

Как видно из сказанного, в предложенном электроприводе между элекгродвигателем и запорными элементами замка имеется всего три кинематических звена, а именно: глобоидный червяк, который способен с высоким к.п.д. преобразовывать вращение выходного вала реверсивного электродвигателя в качательное движение жёсткого плеча двуплечего рычага, само это жёсткое плечо и упругое плечо двуплечего рычага, которое способно накапливать потенциальную энергию при изгибе и отдавать её при запирании-отпирании замка.

Уменьшение количества кинематических звеньев в электроприводе само по себе способствует снижению потребления энергии, а возможность накопления энергии в упругом звене ещё более усиливает указанный технический результат. Соответственно возрастает надёжность и упрощается изготовление эле1Сфопривода и замков на его основе.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что жёсткое плечо двуплечего рычага зацеплено с витками глобоидного червяка через ролик, плоскость симметрии которого, перпендикулярная геометрической оси вращения, включает радиусы внешней и внутренней огибающих витков червяка. Это позволяет снизить трение между витками червяка и указанным жёстким плечом и, тем самым, уменьшить износ в контактной паре и дополнительно уменьшить затраты энергии при каждом срабатывании электропривода.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что упругое плечо двуплечего рычага выполнено в виде стержнеобразной пружины, у которой один конец жёстко связан с жёстким плечом двуплечего рычага, а второй конец служит указанным средством кинематической

связи с запорным элементом. Это весьма удобно сточки зрения изготовления и монтажа.

Третье, дополнительное ко второму, отличие состоит в том, что стержнеобразная пружина выполнена в виде по меньшей мере одной плоской металлической пластины. Такие пружины могут бьп-ь легко изготовлены из общедоступной пружинной стали.

Четвертое, дополнительное ко второму, отличие состоит в том, что стержнеобразная пружина выполнена из волокнистого анизотропного композиционного материала с полимерным связующим. Такие пружины, в сравнении с металлическими, при одних и тех же размерах имеют повышенную жёсткость и стабильность их характеристик при длительной эксплуатации.

Пятое, дополнительное ко второму, отличие состоит в том, что стержнеобразная пружина со стороны контакта с запорным элементом снабжена опорным роликом. В этом случае на хвостовике запорного элемента может быть закреплена дугообразная обойма, что позволит уменьшить потери энергии при деформации пружины перед запиранием или отпиранием замка.

Шестое дополнительное отличие состоит в том, что глобоидный червяк имеет свободные выходы из винтового паза с обоих торцов. Это позволяет офаничить длину нарезной части червяка величиной, которая минимально необходима для взведения пружины (то есть упругого плеча двуплечего рычага) и надёжного запирания-отпирания замка.

Седьмое дополнительное отличие состоит в том, что длина R жёсткого плеча двуплечего рычага соответствует условию R2 R Ri + 0,5 (Rj- RI), где RI - радиус внешней огибающей витков глобоидного червяка, RZ - радиус внутренней огибающей этих витков, а величина 0,5 (R2- RI) равна половине глубины лаза в глобоидном червяке. Это исключает выход жёсткого плеча из зацепления с витками червяка в интервале между его торцами.

Далее сущность полезной модели поясняется подробным описанием конструкции и работы электропривода замка со ссылками на прилагаемые чертежи, где изображены на:

фиг.1 - один из возможных замков с электроприводом в положении «открыто ;

фиг.2 - то же, что и на фиг.1, в положении «закрыто ;

фиг.З - кинематическая пара «ведущий глобоидный червяк - ведомое жёсткое плечо двуплечего рычага (в увеличенном масштабе).

ской коробки с по меньшей мере одной съёмной стенкой. Электропривод имеет:

реверсивный электродвигатель 2, который жёстко закреплён на одной из боковых стенок корпуса 1;

ведущий глобоидный червяк 3, который:

-- жёстко связан с выходным валом электродвигателя 2,

-по меньшей мере консольно, а преимущественно с применением дополнительной опоры 5, которая оснащена не показанным особо подходящим подшипником качения или скольжения, установлен в корпусе 1 и

имеет предпочтительно прямоугольный винтовой паз, офаниченный витками 4;

рычажный механизм 6 для передачи усилия запирания-отпирания на запорные элементы 7 (например, на круглые или прямоугольные в поперечном сечении ригели, которые установлены с возможностью возвратно-лоступательного перемещения в прорезях лицевой планки корпуса 1);

по желанию - стопорный механизм 8, который также установлен в корпусе 1;

блок 9 управления электродвигателем 2 и,

по желанию, датчик 10 положения запорных элементов 7 и/или указанного и обозначенного далее рычага стопорного механизма 8.

Рычажный механизм 6 (см. там же) имеет:

ось 11, которая жёстко закреплена в корпусе 1 (как правило, на той же боковой стенке, что и электродвигатель 2),

двуплечий рычаг 12, который, в свою очередь, имеет:

-цапфу 13с отверстием для посадки на ось 11,

-жёсткое плечо 14, которое одним концом жёстко связано (в частности, выполнено заодно) с цапфой 13, а вторым концом (в частности, с помощью ролика 15, плоскость симметрии которого, перпендикулярная геометрической оси вращения, включает радиусы внешней и внутренней огибающих витков 4) введено в зацепление с этими витками 4 ведущего глобоидного червяка 3, и

-упругое плечо 16, которое одним концом защемлено в цапфе 13, а вторым концом кинематически связано с запорными элементами 7.

собою стержнеобразную пружину в виде по меньшей мере одной плоской металлической пластины, а предпочтительно - в виде по меньшей мере одного предпочтительно круглого в поперечном сечении стержня из анизотропного композиционного материала с подходящим, например эпоксидным или полиэфирным, полимерным связующим и арматурой из стеклянного (для фибергласса), базальтового или угольного волокна.

Для надёжной передачи тягового или толкающего усилия в течение всего срока эксплуатации замка целесообразно, чтобы упругое плечо 16с противоположной цапфе 13 стороны имело контактный ролик 17, а на тыльной стороне запорного элемента 7 или блока таких элементов с общим хвостовиком 18 была закреплена дугообразная обойма 19.

Стопорный механизм 8 (см. там же) имеет исполнительный элемент (собственно стопор), который, в частности, может быть выполнен в виде двуплечего рычага 20, установленного на оси 21 на одной из боковых стенок корпуса 1. Для введения такого рычага 20 в рабочее (стопорное) положение и удержания его в контасте с упором на запорном элементе 7 или с тыльной стороной блока запорных элементов 7 должен быть предусмотрен автоматический толкатель, который проще всего выполнить в виде возвратной пружины 22 сжатия. Один её конец зафиксирован относительно корпуса 1, а второй конец сцеплен с выступом на рычаге 20 (см. фигуры 1 и 2). Для удержания рычага 20 в положении «открыто на жёстком плече 14 двуплечего рычага12 может быть закреплён выполненный обычно в виде контактного ролика фиксатор 23.

Целесообразно, чтобы:

во-первых, глобоидный червяк 3 (см. фиг.З) имел свободные выходы из винтового паза с обоих торцов и,

во-вторых, дпина R жёсткого плеча 14 (включая ролик 15, если он установлен) соответствовала условию R2 R RI + 0,5 (R2- RI), где

RI - радиус внешней огибающей витков 4 глобоидного червяка 3,

Ra - радиус внутренней огибающей этих витков 4, а

величина 0,5 (Rj- RI) равна половине глубины паза в глобоидном червяке.

Первое необходимо для свободного перескакивания конца жёсткого плеча 14 (а в частном случае, ролика 15) по ступенчатым (из-за обрыва крайних витков) торцам при выбеге вала элекгродвигателя 2. 6

ления с витками 4 в промежутке между торцами глобоидного червяка 3. Понятно, что вероятность такого выхода будет тем меньше, чем ближе величина R к величине Rj.

Блок 9 управления электродвигателем 2 может быть выполнен на стандартной общедоступной элементной базе, которая хорошо известна специалистам по системам управления. Очевидно, что он должен, как минимум, иметь средство подачи команд на включениевыключение электродвигателя 2.

В простейшем случае таким средством может служить любой подходящий, например кнопочный, выкпючатель, который встроен между источником питания и обмотками электродвигателя 2. В более сложном случае такой выключатель может быть дополнен настраиваемым реле, с помощью которого изготовитель или пользователь замка (с учётом длительности цикла отпирания или запирания) будет задавать промежуток времени, достаточный для срабатывания электропривода.

В ещё более сложном случае в состав блока 9 управления могут быть введены произвольные средства задания и распознавания, например цифровых, иконических или иных кодов, от правильного применения которых будет зависеть возможность включения электропривода по меньшей мере на отпирание замка.

И, наконец, не исключена такая форма выполнения блока 9 управления, которая в дополнение к средствам задания и распознавания кодов будет содержать средство обеспечения доступа к ним. Таким средством открытия доступа к средствам кодирования может, в частности, служить монетоприёмник для взимания платы за каждое разовое пользование абонентским ящиком в банке, ячейкой камеры хранения, платной автостоянкой и т. д.

Работает описанный электропривод следующим образом.

В исходном положении «открыто (см. фиг.1).

электродвигатель 2 выключен;

ролик 15, расположенный на жёстком плече 14, зафиксирован на «моторном торце глобоидного червяка 3 вне паза;

соответственно, жёсткое плечо 14 двуплечего рычага12 неподвижно и поджимает слегка выгнутое упругое плечо 16 так, что его контактный ролик 17 через дугообразную обойму 19 фиксирует блок запорных элементов 7 в указанном исходном положении;

22, a второе («нижнее) плечо этого рычага 20 удерживается в таком нерабочем положении (роликовым) фиксатором 23 на жёстком плече 14 двуплечего рычага12;

При включении электродвигателя 2 его вал вращает глобоидный червяк 3. Ролик 15 на жёстком плече 14 входит в паз этого червяка 3 и вызывает поворот цапфы 13 и двуплечего рычага 12 в целом вокруг оси 11. Этот поворот сопровождается деформацией (поперечным изгибом) упругого плеча 16 в направлении, которое противоположно лицевой планке корпуса 1. При этом контактный ролик 17 на конце плеча 16 через дугообразную обойму 19 выталкивает блок запорных элементов 7 из корпуса 1 в положение «зафыто (фиг.2).

В момент, когда ролик 15 на конце жёсткого плеча 14 приблизится к выходу из паза глобоидного червяка 3, (роликовый) фиксатор 23 на том же плече 14 выйдет из зацепления с «нижним плечом двуплечего рычага 20 стопорного механизма 8. Тогда же «верхнее плечо этого рычага 20 под действием распрямляющейся возвратной пружины 22 войдёт в контакт с тыльной стороной блока запорных элементов 7 и зафиксирует их.

Далее, при выбеге электродвигателя 2 после выключения питания, ролик 15 выйдет из паза глобоидного червяка 3 и, перескакивая по ступенчатому (из-за обрыва крайнего витка) торцу, затормозит вращение вала электродвигателя 2 по инерции.

Отпирание замка и возврат частей электропривода в положение «открыто протекают в обратном порядке при реверсировании электродвигателя 2.

Специфическая особенность работы описанного электропривода состоит в следующем. При невозможности выхода запорных элементов 7 из корпуса 1 в положение «закрыто после включения эле1ародвигателя 2, что случается, например, при неплотно прикрытой двери, поворот двуплечего рычага 12 приводит к аккумулированию потенциальной энергии в изгибаемом упругом плече 16. Соответственно, жёсткое плечо 14 выходит из зацепления с витками 4 глобоидного червяка 3, как в положении «закрыто, и освобождает двуплечий рычаг 20 стопорного механизма 8, который «зависает в промежуточном положении.

После исчезновения препятствия для выхода запорных элементов 7 из корпуса 1 упругое плечо 16 двуплечего рычага 12 распрямляется и «досылает эти элементы 7 в положение «закрыто, а «верхнее плечо двуплечего рычага 20 стопорит их с тыльной стороны.

Специалисту понятно, что возможны разнообразные частные уточнения и/или дополнения изобретательского замысла в пределах, очерченных формулой полезной модели. Например, понятно, что:

вместо цапфы 13 в одной из стенок корпуса 1 может быть выполнен выступ с отверстием, а ось 11 выполнена как соединительный элемент двуплечего рычага 12;

глобоидный червяк 3 может быть выполнен из разных металлических сплавов преимущественно типа антифрикционной латуни или бронзы или из износостойких полимеров с помощью резания или литьём, а

в качестве реверсивного электродвигателя 2 предпочтительно применять микрозлектродвигатели, которые способны работать преимущественно на постоянном токе с перекпючением электрических полюсов для реверса.

Как ясно следует из сказанного выше, предложенный электропривод может быть легко изготовлен промышленным путём и широко использован в произвольных предпочтительно кодовых замках с произвольными же источниками электроэнергии.

Claims (8)

1. Электропривод замка, имеющий закрепленные в общем корпусе электродвигатель, подключенный к источнику энергии через блок управления, и механизм передачи усилия отпирания-запирания на по меньшей мере один запорный элемент, отличающийся тем, что электродвигатель выполнен реверсивным, а механизм передачи усилия отпирания-запирания выполнен на основе глобоидного червяка, который жестко связан с валом электродвигателя и установленного на оси двуплечего рычага, имеющего жесткое плечо, которое зацеплено с витками глобоидного червяка, и упругое плечо, которое служит средством кинематической связи с запорным элементом.

2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что жесткое плечо двуплечего рычага зацеплено с витками глобоидного червяка через ролик, плоскость симметрии которого, перпендикулярная геометрической оси вращения, включает радиусы внешней и внутренней огибающих витков червяка.

3. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что упругое плечо двуплечего рычага выполнено в виде стержнеобразной пружины, у которой один конец жестко связан с жестким плечом двуплечего рычага, а второй конец служит указанным средством кинематической связи с запорным элементом.

4. Электропривод по п.3, отличающийся тем, что стержнеобразная пружина выполнена в виде по меньшей мере одной плоской металлической пластины.

5. Электропривод по п.3, отличающийся тем, что стержнеобразная пружина выполнена из волокнистого анизотропного композиционного материала с полимерным связующим.

6. Электропривод по п.3, отличающийся тем, что стержнеобразная пружина со стороны контакта с запорным элементом замка снабжена опорным роликом.

7. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что глобоидный червяк имеет свободные выходы из винтового паза с обоих торцов.

8. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что длина R жесткого плеча двуплечего рычага соответствует условию R₂≥R≥R₁+0,5(R₂-R₁), где R₁ - радиус внешней огибающей витков глобоидного червяка, R₂ - радиус внутренней огибающей этих винтов, а величина 0,5 (R₂-R₁) равна половине глубины паза в глобоидном червяке.