TW202302977A - 改良式門鎖 - Google Patents

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TW202302977A
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lock
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mandrel
deadbolt
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理查 瑟達維
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英商艾拉居家安全有限公司
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Abstract

鎖組件包含具有至少一門栓之鎖機構及自動致動機構。自動致動機構具有觸發器，建構為當致動此觸發器時發射至少一門栓。鎖組件具有手柄組件，包含：心軸，可連接至手柄，並連接至鎖機構，使得心軸之旋轉將至少一門栓縮回；及心軸鎖定機構，建構為當嚙合時防止心軸的旋轉；其中鎖組件包含用於嚙合及/或脫離心軸鎖定機構之電子機構。

Description

改良式門鎖
本揭露有關用於門窗的鎖組件。具體而言，本揭露有關鎖組件，包含用於伸出至少一門栓之自動機構、及用於允許該門栓縮回的電子方法。
電子可控鎖組件係已知的，並使用於鎖緊門或窗。這些電子可控鎖組件使用電子驅動機制來伸出及縮回鎖門栓，以鎖定及解鎖此窗或門。一些電子可控鎖組件亦含有用於驗證使用者之身份的鑑別機構，例如藉由使用生物辨識資料，如同指紋感測器、語音辨識及/或臉部識別。一旦使用者之身份係藉由鑑別系統所驗證，建構鎖組件的電子驅動機制以脫離鎖定門栓，從而允許使用者打開此門或窗。
最近，已開發出當關閉門窗時使用機械觸發器以自動地伸出鎖門栓之鎖機構。藉由本申請人在GB專利申請案GB2584100及GB2564225中敘述此等鎖機構的範例。
為電子可控鎖組件提供電力可為具有挑戰性的。一些電子可控鎖組件使用電池，但由於鎖組件之能量需求相當高，電池需要定期地替換。其他電子可控鎖組件直接連接至主電源，但至鎖組件的有線連接係難以在移動之門扇中達成，且亦建立安全性漏洞。
本揭露試圖解決或改進用於門窗的鎖組件之一個以上的問題，或提供有用之替代方案。
根據本揭露的第一態樣，提供了鎖組件。鎖組件可包含鎖機構。鎖機構可包含至少一門栓。鎖機構可包含自動致動機構。自動致動機構可包含觸發器，其建構為當致動觸發器時發射至少一門栓。鎖組件可包含手柄組件。手柄組件可包含能連接至手柄之心軸。心軸可連接至鎖機構，使得心軸的旋轉使至少一門栓縮回。手柄組件可包含心軸鎖定機構，其建構為當嚙合時防止心軸旋轉。鎖組件可包含電子機構，用於嚙合及/或脫離心軸鎖定機構。
觸發器可為機械式。觸發器可為非電子式。觸發器可為非磁性式。觸發器可為能壓縮或可壓下式。發射至少一門栓可包含伸出至少一門栓。心軸可為耦接至手柄及/或與手柄一體成形。至少一門栓可為在伸出與縮回位置之間有選擇地移動。至少一門栓可為栓鎖。
有利的是，使用自動致動機構減少操作鎖機構及因此操作鎖組件所需之電能數量。具體來說，使用電子機構來使心軸鎖定機構脫離而不是縮回或伸出至少一門栓，減少操作鎖組件所需的電能。藉由減少能量需求，此系統之電池壽命係顯著地改良。
電子機構可包含用於驗證使用者身份的鑑別單元。鑑別單元可包含以下之至少一者：生物辨識感測器；接收器；及/或數字小鍵盤。生物辨識感測器可包含指紋感測器及/或照相機。照相機可建構用於臉部及/或虹膜識別。生物辨識感測器可包含麥克風，例如，用於語音辨識。接收器可包含無線電波接收器、射頻識別(RFID)接收器、藍牙接收器、藍牙低能量(BLE)接收器、及/或Wi-Fi接收器。數字小鍵盤可為電子式。數字小鍵盤可包含一系列按鍵、按鈕、及/或觸控螢幕。
鑑別單元可建構為接收來自使用者的輸入。此輸入可包含生物辨識資訊、例如指紋。當使用者來至鑑別單元之預定距離內時，生物辨識資訊可例如經由照相機或RFID系統自動地獲得。二者擇一地，此輸入可包含使用者名字、代碼、及/或密碼。此輸入可包含例如從使用者裝備(user equipment；UE)發送的無線訊號。UE可包含行動電話、電腦、平板電腦、鑰匙扣或任何另一類似之電子裝置。UE可建構為在來自使用者的動作時向接收器發送訊號。此動作可包含使用者打開應用軟體。此動作可包含使用者向應用軟體輸入資訊。此動作可包含使用者連接至Wi-Fi。此動作可包含使用者連接至區域網路(LAN)。此動作可包含使用者將UE帶至鑑別單元之預定距離內。
鑑別單元可更包含記憶體。二者擇一地，記憶體可遠端地儲存，並經由有線或無線介面連接至鑑別單元。此記憶體可建構為儲存使用者鑑別資訊。所儲存的使用者鑑別資訊可使用於驗證使用者之身份。所儲存的使用者鑑別資訊可包含使用者之生物辨識資料、使用者名字、密碼及/或代碼。
使用者的身份可藉由將所接收之輸入與所儲存的使用者鑑別資訊進行比較來驗證。對使用者身份之成功驗證可能涉及偵測所接收之輸入與所儲存的使用者鑑別資訊之間的匹配。
鑑別單元可要求多因素鑑別來驗證使用者之身份。例如，鑑別單元可要求使用者輸入生物辨識資料、使用者名字、密碼及/或代碼中的兩者以上，以成功地驗證使用者之身份。有利的是，多因素鑑別之使用改良此鎖組件的安全性。
電子機構可建構為於接收來自鑑別單元之指示成功驗證使用者身份的訊號時脫離心軸鎖定機構。
心軸鎖定機構可包含建構為嚙合心軸並防止其旋轉之限制器部分。鎖組件可更包含建構為將限制器部分偏壓進入嚙合位置的偏壓機制，例如，其中限制器部分係與心軸嚙合。偏壓機制可為彈簧。此外或二者擇一地，限制器部分可建構為在重力之下移動進入嚙合位置。
電子機構可更包含電子驅動機制。電子驅動機制可建構為將限制器部分移動進入脫離位置。脫離位置可為心軸可旋轉的位置。可選的是，電子驅動機制可將限制器部分移動進入嚙合位置。
有利的是，使用偏壓機制及/或重力將限制器部分偏壓進入嚙合位置確保限制器返回至嚙合位置，即使電子機構及/或電子驅動機制發生故障。
於一系列實施例中，電子驅動機制可包含馬達。電子驅動機制可包含電源、例如電池或蓄電池。電池或蓄電池可為坐落在手柄組件內。
電子驅動機制可包含連接馬達及限制器部分之動力傳送機構。動力傳送機構可包含有凹槽的鏈結機構(蘇格蘭軛；scotch yoke)。限制器部分可包含凹槽或通道。動力傳送機構可包含至少一齒輪，其包含驅動栓銷，可承納於凹槽或通道內。可建構凹槽式鏈結機構，使得至少一齒輪之旋轉能驅動此限制器部分的線性運動。例如，驅動栓銷可對凹槽或通道之側面或壁面施加驅動力，以驅動此限制器部分的線性運動。
動力傳送機構可包含一齒輪或複數個齒輪。複數個齒輪可包含傘齒輪及連接至傘齒輪之附加齒輪。附加齒輪可包含連接至其上的驅動栓銷。
在一些實施例中，電子驅動機制可包含伺服馬達或線性致動器。
於一些實施例中，心軸可包含耦接至其上之轉子。轉子可建構為與心軸一起旋轉，例如，使得防止轉子在心軸上的相對旋轉。
轉子及限制器部分可包含互鎖結構。當限制器部分嚙合轉子及/或心軸時，例如當互鎖結構嚙合時，互鎖結構可防止轉子相對此限制器部分之旋轉。互鎖結構可包含齒部及凹部。齒部可設在限制器部分上，且凹部可設於轉子上，或反之亦然。進一步二者擇一地，互鎖結構可包含複數個齒部及凹部。
鎖組件可更包含定向感測器。定向感測器可建構為判定心軸的定向。定向感測器可包含耦接至心軸之磁鐵。定向感測器可包含磁場感測器、例如霍爾感測器(hall sensor)或簧片開關。可建構霍爾感測器或簧片開關以判定磁鐵的位置。藉由偵測磁鐵之位置，可建構霍爾感測器或簧片開關以判定心軸的定向，並因此判定心軸是否已發生旋轉。
可建構電子機構，以當定向感測器判定心軸係與心軸鎖定機構錯位時防止心軸鎖定機構嚙合。當心軸相對於限制器發生旋轉時，心軸可為與心軸鎖定機構錯位。當心軸旋轉離開其靜止位置時，心軸可為與心軸鎖定機構錯位。靜止位置可界定為未對心軸施加扭矩之位置。
有利的是，當定向感測器判定心軸係與心軸鎖定機構錯位時，藉由阻止心軸鎖定機構嚙合，電子機構可防止心軸鎖定機構被損壞。
電子機構可建構為在預定的時間量之後自動地嚙合心軸鎖定機構。預定的時間量可為使用者旋轉心軸所需之時間，從而縮回至少一門栓，並使心軸返回至其原始位置。預定之時間量可為能調整的，例如藉由使用者根據使用者之喜好來調整。藉由在預定的時間量之後自動地嚙合心軸鎖定機構，於其中裝有此組件的門將自動地自行鎖定，且心軸鎖定機構不會無限期地處於脫離狀態中。
自動致動機構可包含驅動板。驅動板可為操作地連接至觸發器。驅動板可為操作地連接到至少一門栓。驅動板可建構為使得發射至少一門栓包含在重力之下降落的驅動板或偏壓機構，以藉此驅動門栓進入伸出位置。
觸發器之致動(例如壓縮或下壓)可啟動驅動板的移動。驅動板可為經由連桿組操作地連接到至少一門栓。連桿組可包含至少一連桿。連桿組可建構為將在重力之下降落的驅動板或偏壓機構之移動轉移進入至少一門栓的移動。至少一門栓之移動可為垂直於驅動板的移動，及/或至少一門栓之移動可為一旋轉。鎖機構可建構為使得心軸的旋轉將驅動板舉起。觸發器可將驅動板保留在升高位置中，直至被致動，例如直至觸發器被壓縮或下壓。
鎖機構可更包含能藉由鑰匙操作之鎖芯。鎖機構及與鎖芯可建構為使得鎖芯的操作可伸出及/或縮回至少一門栓。
有利的是，使用鎖芯來伸出及/或縮回至少一門栓，萬一自動致動機構或心軸鎖定機構失效時，或萬一至電子機構之電力失效或電池耗盡時，提供用於操作鎖定機構的替代機構。
在一系列實施例中，心軸可包含易折斷部分。易折斷部分可建構為在施加大於預定值之力量時斷裂。易折斷部分可包含在心軸中的至少一溝槽或至少一凹口。溝槽或凹口可垂直於心軸之長度軸線。可坐落此易折斷部分，使得一旦斷裂，心軸的一部分係坐落在手柄組件內，並連接至鎖定機構及心軸鎖定機構。有利的是，易折斷部分確保過度之力量(例如攻擊者試圖迫使此機構脫離)不會轉移至心軸鎖定機構，藉此損壞它。
鎖機構可更包含外殼。鎖機構可包含定位於外殼內的心軸孔口，並建構用於經過此孔口承納心軸。可定位易折斷部分，使得當斷裂時，心軸不會延伸超出心軸孔口。外殼可包含齒輪箱。觸發器可連接至外殼或設在外殼上。此外或二者擇一地，可定位易折斷部分，使得當斷裂時，心軸之端部係與外殼的一表面齊平。
鎖組件可更包含止動機制。止動機制可建構為限制心軸之移除。止動機制可包含從心軸延伸出的突出部、例如銷釘。止動機制可建構為防止於第一線性方向中、例如沿著心軸本身之長度方向軸線而移除心軸。突出部的尺寸可為大於心軸孔口之尺寸，如此防止心軸被拉過心軸孔口。
此外或二者擇一地，止動機制可包含手柄組件中的阻障部分。阻障部分可包含板件、例如加固板。阻障部分可建構為阻擋心軸沿著與第一方向相反之心軸長度方向軸線的第二線性方向中之移除。阻障部分可緊靠心軸的端部，以致防止心軸在第二線性方向中被推過心軸孔口。
鎖定機構可更包含至少一遠端鎖定單元，其包含另一門栓及可操作地連接遠端鎖定單元與自動致動機構之驅動棒。
於本揭露的第二態樣中，提供門或窗組件，包含如先前所述之鎖組件。門或窗組件可包含框架及門或窗扇。鎖組件可為坐落於門或窗扇中或門或窗扇上、例如在門或窗扇的前導端面上或中。門或窗組件可包含至少一坐落於框架中或框架上之支持零件，用於嚙合此鎖組件的鎖定門栓。
鎖組件可建構為使得在門或窗組件之關閉操作期間，當門或窗扇係與框架對齊時，致動觸發器。觸發器可藉由支持零件所致動。當門或窗扇關閉時及/或當門栓與至少一支持零件對齊時，門或窗可為與框架對齊。發射至少一門栓可包含將至少一門栓延伸進入支持零件。縮回至少一門栓可能涉及從支持零件縮回至少一門栓。
可理解的是，來自本揭露之任何態樣的任何一個以上之特徵都可與來自本揭露的任何態樣之另一特徵相結合。
可理解的是，諸如上、下、左、右、順時針及逆時針等術語的使用係僅只為了敘述之目的，以有助利於理解，且因此並不排除所揭示揭露之替代的定向或組構。
現在參閱圖1，顯示有鎖組件500之立體圖。鎖組件500包含鎖機構1及手柄組件。手柄組件包含第一手柄100及第二手柄200。第一手柄100、鎖機構1及第二手柄200係經由延伸經過心軸孔口16的心軸(未示出)連接。第一手柄100係可連接至門或窗扇(未示出)之內部側。第二手柄具有連接至心軸的習用的槓桿手柄202。第二手柄係可連接至門或窗扇之外部側。鎖機構1具有蓋板3並可凹進至門或窗扇的邊緣。於使用中，槓桿手柄202及所連接心軸之旋轉係建構為縮回門栓4。
現在參閱圖2，顯示有第一手柄100的局部分解之正面立體圖。第一手柄100包含經由第一螺桿51a及第二螺桿51b附接至第一手柄本體62的拉動手柄52。拉動手柄52具有兩個電池固持器54a及54b，其建構為承納習用的電池/蓄電池(未示出)、如同AA電池。拉動手柄52更包含電池蓋50，其建構為覆蓋此電池固持器54a及54b。第一手柄本體62具有用於承納圓筒銷子鎖(未示出)之鎖孔口14。第一手柄本體62亦容納電子機構，其具有包含微處理器58的印刷電路板(PCB)57。如下文所述，其他電部件係亦連接至電子機構。在使用中，微處理器58及PCB 57係用卡扣板56覆蓋。
第一手柄100亦包含心軸止動機制60，其具有經由機械式緊固件連接至第一手柄本體62之加固板。於使用中，加固板60緊靠延伸經過心軸孔口16的心軸端部，並因此防止心軸在藉由虛線箭頭S所指定之方向中被推過第一手柄本體62。
現在參閱圖3，顯示有第一手柄100的局部後方分解立體圖。圖3顯示容納於第一手柄100內之心軸鎖定機構71。心軸鎖定機構71具有第一轉子78及限制器84。第一轉子78包含心軸孔口16a，具有用於經過此處承納心軸(未示出)的對應方形剖面。心軸因此係耦接至第一轉子78，以致第一轉子78隨著心軸旋轉。限制器84具有齒部86、第一轉子78坐落於其中之轉子孔口87、及通道88。第一轉子78具有用於承納齒部86的凹部82。亦容納在第一手柄100內者有馬達98、第一傘齒輪96、第二傘齒輪94及離合器齒輪90。馬達98係電連接至電池固持器54a及54b內之電池。第一傘齒輪96係連接至馬達98，且第二傘齒輪94係與第一傘齒輪96嚙合，使得第一及第二傘齒輪係垂直的。第二傘齒輪94係與離合器齒輪90嚙合。離合器齒輪90包含呈栓銷92形式之突起部，其放入限制器84的通道88。
現在將參考圖4a及4b敘述心軸鎖定機構71之操作。圖4a顯示心軸鎖定機構71處於嚙合狀態，於此防止第一轉子78及因此坐落在心軸孔口16a內的心軸旋轉。圖4b顯示心軸鎖定機構71處於脫離狀態中，於此第一轉子78及在心軸孔口16a內之連接心軸能夠經歷旋轉。圖4a及4b中的第一手柄之一些元件已被移除，以提高理解。
在操作期間，第一傘齒輪96係藉由馬達98所驅動，且隨後驅動第二傘齒輪94及離合器齒輪90。傘齒輪的使用改變旋轉軸線，允許馬達安裝有相對離合器齒輪90之旋轉軸線成90°的驅動軸線。此配置減少所需之空間，且因此減少手柄本體62的大小。為了脫離心軸鎖定機構71，離合器齒輪90係按順時針方向旋轉(顯示為圖3中之虛線箭頭E)。隨著離合器齒輪旋轉，栓銷92支承於通道88的上邊緣，並迫使限制器84在手柄本體62內線性地向上移動，如於圖4a中之方向Z所顯示。如圖4b中所顯示，隨著限制器84向上移動，限制器84的齒部86脫離第一轉子78之凹部82。在此脫離狀態中，第一轉子78及因此心軸被允許旋轉，不受限制器84的齒部86所阻礙。
為了嚙合心軸鎖定機構71，馬達係於相反方向中運轉，造成離合器齒輪90在逆時針方向中旋轉。當離合器齒輪90旋轉時，栓銷92支承於通道88之內部下邊緣上，並迫使限制器84在與方向Z相反的方向中線性地向下移動。如圖4a中所顯示，隨著限制器84向下移動，限制器84之齒部86嚙合第一轉子78的凹部82。於此嚙合狀態中，防止第一轉子78、及因此心軸旋轉。
心軸鎖定機構71可經由重力及/或由於藉由附接至第一手柄本體62之錐形彈簧99所施加的力量來嚙合。當限制器部分84向上移動時(在Z方向中)，限制器84之頂部壓縮此錐形彈簧99。藉由錐形彈簧99及重力所施加的偏向力(biasing force)足以迫使限制器84向下(於與方向Z相反之方向中)進入圖4a中所顯示的嚙合狀態。這在馬達98故障之情況下尤其有利的，例如，如果電池耗盡，使馬達沒有電力源。萬一馬達98故障，心軸鎖定機構可自動地返回至嚙合狀態。如果心軸鎖定機構71將保留於脫離狀態中，心軸可被旋轉以操作鎖機構1，且因此打開它所裝配之門。
心軸鎖定機構71係建構為在預定的時間量之後自動地返回至嚙合狀態。馬達98係建構為將限制器84保留於脫離狀態中達預定的時間量，並在已通過預定的時間量之後嚙合心軸鎖定機構71。
馬達98於接收來自下面所述電子機構的訊號時驅動此限制器。預定的時間量可藉由使用者所調整，且如果使用者想要防止於仍然存在的情況下被鎖定，可藉由使用者選擇性停用。
回頭參考圖3，第一手柄組件100具有定向感測器，它偵測放入心軸孔口16之凹槽的心軸之定向。定向感測器具有連接至第一手柄本體62的霍爾感測器70、帶有磁鐵74之第二轉子76、及使用於解釋藉由霍爾感測器70所生成的資料之電子機構(如下所述)。第二轉子76係連接至第一轉子78，且因此第二轉子76係建構為與第一轉子78及心軸一起旋轉。心軸可使第二轉子76及磁鐵74旋轉，從而改變在霍爾感測器70處的磁場強度。霍爾感測器70偵測到正變化之磁場並向電子機構發送訊號，此電子機構解釋此資料以判定磁鐵的定向，且因此判定心軸於給定時間點之定向。
如果定向感測器判定心軸與限制器84錯位，亦即當轉子78的凹部82係相對限制器84之齒部86旋轉時，電子機構防止馬達98在預定的時間量之後使心軸鎖定機構71返回進入嚙合狀態。
當轉子78與限位器84錯位時，試圖使心軸鎖定機構71返回進入嚙合狀態可導致對心軸鎖定機構71、齒輪(96、94及92)與馬達98的損壞。例如，如果限制器84當轉子78已旋轉時向下移動(於與方向Z相反之方向中顯示在圖4a中)，限制器84的齒部86不會如於心軸鎖定機構71之正常操作期間所要求那樣放入轉子78的凹部82。作為替代，齒部86支承在轉子78之外圓周表面上。如果藉由轉子78的外圓周表面防止限制器84向下移動，馬達可造成齒輪(96、94及92)跳動(skip)，此跳動可磨損或甚至剪切齒輪齒部。
現在參閱圖5，顯示有第二手柄200之局部分解立體圖。第二手柄組件200具有槓桿手柄202、指紋掃描器204、第二手柄殼體206、加固本體208、揚聲器210及LED燈212。指紋掃描器204係容納於槓桿手柄202內。槓桿手柄202包含手指孔口203，電容式指紋識別器205可經過此孔口203進出。加固本體208係由硬化鑄造的不銹鋼所製成。坐落在加固本體208後方，提供LED燈212及揚聲器210。LED燈212作用為向使用者發出訊號之指示器，指示心軸鎖定機構71已脫離。
於操作中，使用者將抓握槓桿手柄202，並將他們的手指或拇指放在電容式指紋閱讀器205上。然後，電容式指紋閱讀器205持續掃描指紋，並將指紋資料發送至鑑別單元(如下所述)。電容式指紋閱讀器205之位置係尤其有利的，因為它允許使用者握住槓桿手柄202並於單一動作中向電容式指紋閱讀器205呈現他們的手指或拇指。這是與通常包含指紋掃描器之習用的門鎖形成對比，此等門鎖係與門手柄隔開。在此組構中，使用者被迫向指紋閱讀器呈現他們的指紋，且隨後移動他們之手去抓握手柄，而造成開門中的延遲。
現在參閱圖6，顯示有供使用於鎖組件500中之心軸300的立體圖。第一手柄100、鎖機構1及第二手柄200可經由透過心軸孔口16放入之心軸300而連接在一起。心軸300為細長的，且實質上為立方體，並具有方形之剖面。心軸300亦包含如藉由心軸300的本體中之溝槽302所形成的虛線F所顯示之易折斷部分。
於使用中，心軸300係經過心軸孔口16連接至槓桿手柄202。隨著槓桿手柄202旋轉，心軸據此旋轉。計算溝槽302的深度，使得易折斷部分F在施加預定量之力量時斷裂。例如，當心軸鎖定機構71仍處於嚙合狀態中時，如果攻擊者試圖強迫地旋轉槓桿手柄202或心軸300，所施加的力量將超過預定量，且心軸300將優先在易折斷部分F處斷裂。計算預定之力量，使得於正常操作中，心軸將保持完整。因此，易折斷部分F保護心軸鎖定機構71以及鎖機構1。
參考圖1及圖6，易折斷部分F係亦沿著心軸300的本體定位，使得當斷裂時，心軸300之一部分被保留在鎖組件500的鎖機構1內，並連接至手柄100內之心軸鎖定機構71。亦定位易折斷部分F，使得當斷裂時，心軸300的斷裂端與鎖機構1之前蓋板3齊平安置。
心軸具有呈突起部302a及302b的形式之心軸止動機制。突起部302a及302b從心軸伸出，並具有大於心軸孔口16的寬度。突起部302a及302b防止心軸300被拉過轉子78及心軸孔口16。為了安裝心軸，將手柄100、200安裝在門上，並於板件60鎖固於末端之前將心軸經過手柄本體62插入，以防止心軸經過此組件向後推動。
在某些情況下，攻擊者可試圖移除斷裂的心軸300，以便插入第二心軸。第二心軸隨後可被強迫旋轉，以操作鎖機構1使鎖定門栓4縮回。易折斷部分F之定位使攻擊者更難以移除斷裂的心軸300，因為斷裂之心軸不具有從鎖機構1之前蓋板3伸出的突出部分，其可很輕易地抓握及拉動。即使攻擊者成功地抓握此斷裂之心軸300，突起部302a及302b將防止斷裂的心軸300被拉過心軸孔口16。於一些實施例中，攻擊者可能試圖藉由將其推動經過心軸孔口16及第一手柄100來移除斷裂之心軸300。然而，加固板60作用來防止心軸300被推過第一手柄本體62。易折斷部分F、突起部302a及302b、及加固板60作用來改良鎖組件500的安全性，並防止從手柄組件之外部側移除斷裂的心軸部分。
參閱圖7，提供電子機構600之示意圖，它操作心軸鎖定機構71(如圖3中所顯示)。電子機構600包含複數個元件，其中一些已在先前討論的圖式中顯示。電子組件600坐落於第一手柄100及與第二手柄200中。在圖7中，虛線箭頭代表電子元件之間的無線通訊介面，且常規箭頭代表電子元件之間的有線通訊介面。
第一手柄100包含PCB 57、霍爾感測器70、馬達98及坐落在各自電池固持器54a、54b內之電池412。PCB 57包含用於與使用者裝備(UE)400通訊的藍牙低能量(BLE)模組404、用於與無線路由器402通訊之射頻模組406(例如868 fsk模組)、快閃記憶體408及微處理器410。快閃記憶體器被建構來儲存屬於授權使用者的指紋資料。UE可為行動電話、平板電腦、可攜式電腦、鑰匙扣或任何類似之電子裝置。馬達98、電池412及霍爾感測器70係各經過有線連接裝置連接至PCB 57。馬達98係亦直接連接至電池412，其為馬達提供電力源。第二手柄200包含指紋掃描器204、LED燈及揚聲器210(圖5中所顯示)。
電子機構600的一些部件形成用於驗證使用者之身份的鑑別單元。此鑑別單元係藉由PCB 57、指紋掃描器204及揚聲器210所形成。
使用者可藉由使用指紋掃描器204確認他們的身份。在操作中，使用者將其手指或拇指放在指紋掃描器204上。指紋掃描器204收集指紋資料並將其發送至坐落於PCB 57內之微處理器410。微處理器410將輸入指紋資料與先前儲存在快閃記憶體408中的指紋資料進行比較。如果微處理器410判定輸入指紋資料與所儲存之指紋資料相匹配，則微處理器410成功地識別使用者。如果微處理器410判定輸入指紋資料與所儲存的指紋資料不匹配，則微處理器410未能成功地識別使用者。如果微處理器410成功地識別使用者，則微處理器410向馬達98發送訊號，指示馬達脫離心軸鎖定機構71。如先前所述，參考圖4a及4b，心軸鎖定機構71係移動進入脫離狀態。
使用者亦可藉由使用BLE模組404及UE 400來確認他們的身份。於操作中，使用者在他們的UE 400上打開應用程式。應用程式指示UE 400向BLE模組404發送BLE訊號，以建立UE 400與BLE模組404之間的連接。一旦建立了連接，揚聲器210建構為發出「嗶嗶聲」雜訊，以向使用者指示成功建立了連接。一旦建立了成功連接，應用程式會向BLE模組404發送BLE訊號，確認使用者之身份。所接收的BLE訊號係從BLE模組404發送至微處理器410，且微處理器410向馬達98發送訊號，指示馬達脫離此心軸鎖定機構71。於應用程式向BLE模組404發送確認使用者身份的BLE訊號之前，此應用程式可進一步要求使用者輸入正確的使用者名字、密碼及/或代碼。
使用者亦可藉由使用射頻模組406、無線路由器402及UE 400來確認他們之身份。在操作中，使用者於UE 400上打開應用程式，此應用程式建構為向無線路由器402發送確認使用者身份的訊號(例如藉由使用Wi-Fi)。無線路由器402隨後將確認使用者身份之訊號傳輸至射頻模組406。所接收的射頻訊號係從射頻模組406發送至微處理器410，且微處理器410向馬達98發送訊號，指示馬達脫離此心軸鎖定機構71。
兩個以上之前述製程可結合起來，以創建多因素鑑別的方法。有利的是，多因素鑑別確保使用者之憑證不容易洩密。
微處理器410亦建構為向馬達98發送訊號，指示馬達98在預定的時間量之後將心軸鎖定機構71返回至嚙合狀態。使用者可於UE 400上使用應用程式來對微處理器重編程式，以調整預定時間量的值。微處理器係亦建構為處理及解釋從霍爾感測器70所接收之輸出資料，以判定如先前所述的心軸定向。如果微處理器判定心軸300及限制器84錯位，它將避免向馬達98發送帶有指令之訊號，以使心軸鎖定機構71返回進入嚙合狀態。
包含第一手柄100及第二手柄200的所述手柄組件係尤其有利的，因為它允許使用者享受電子可控鎖之益處，同時最大限度地減少操作所述鎖所需的電能總量。當手柄202旋轉時，心軸據此旋轉並縮回門栓(如門栓4)。縮回門栓4所需之工作係藉由使用者手動地轉動槓桿手柄202來生成。如此，縮回門栓不會消耗鎖組件500的電能供應。
同時，電子機構600控制門栓4何時可縮回，從而確保只有經授權之使用者能夠開門。電子機構控制門栓何時可藉由使用心軸鎖定機構71來縮回。心軸鎖定機構71從嚙合狀態移動至脫離狀態且反之亦然所需的能量係最小的。因此，鎖組件可使用藉由電池412所提供之最小能量來操作。因此，這些電池412的使用壽命延長。
回頭參考圖1，包含第一手柄100及第二手柄200之手柄組件可為與不同鎖機構的範圍一起使用。藉由本申請人於GB專利申請案GB2584100及GB2564225中敘述特別有利之鎖機構1，其進一步減少整個鎖組件500的操作所需之能量。
現在將參考圖8、9a及9b簡要敘述鎖機構1的結構及操作。現在參閱圖8，顯示了鎖機構1之局部分解圖。鎖機構1包含外殼2，其具有實質上立方體形狀，並建構為凹進(recessed)門的邊緣(未示出)。外殼2容納門栓4及彈簧閂鎖(sprung latch)5。門栓4顯示於外殼2內之縮回位置中。外殼2亦具有從動件，其帶有用於承納貫穿其中的心軸(未示出)之心軸孔口16。從動件係連接至心軸槓桿8。在外殼2的前導面上，提供操作地連接至驅動板6之觸發器10，其隨後如下所述地連接至門栓4。從驅動板6垂直地延伸者有驅動板栓銷18。於操作期間，驅動板栓銷18係可藉由心軸槓桿8舉起。外殼2具有鎖孔口14，鎖芯(未示出)、如同歐式輪廓鎖芯可坐落在其中。
鎖機構1可更包含遠端鎖定單元(未示出)，以形成多點鎖。遠端鎖定單元係經由連接至驅動板6的驅動棒(未示出)操作地連接至自動致動機構。
圖9a及9b顯示鎖機構1之後側，使外殼2之諸多部分被移除。於圖9a中，鎖機構1已準備好致動。在圖9a中，門栓處於縮回位置中。圖9b顯示鎖機構1在其致動之後，且門栓4已被驅動進入伸出位置。
觸發器10係建構為於安裝有鎖機構的門關閉時下壓。觸發器10在其後端具有齒部34，其嚙合設在驅動板6上之肩部32。觸發器10包含偏壓機制(未示出)，它使觸發器偏壓進入圖9a中所描繪的待發位置。齒部34防止驅動板6向下移動(亦即於Y方向中)。當觸發器10被下壓時，觸發器10及因此齒部34被推回進入外殼2，亦即觸發器10及齒部34在X方向中移動。一旦齒部34移動超過肩部32，驅動板6就不再保留於升高位置中，並可在重力之下於Y方向中下降。在一些實施例中(未示出)，可有偏壓機構(如同彈簧)來輔助驅動板6的向下動作。
自動致動機構更包含以樞軸支臂20形式操作地連接至驅動板6及門栓4之連桿組。樞軸支臂20具有連接至外殼2的樞軸栓銷36，樞軸支臂可繞著其旋轉。樞軸支臂20具有承納於門栓4後端中之通道22內的驅動栓銷24。驅動板6係設有支臂30，其包含與樞軸支臂20中之孔口28嚙合的突出部26。
當驅動板6在Y方向中下降時，支臂30之突出部26支承於樞軸支臂20的孔口28之內部邊緣上，造成樞軸支臂20繞著樞軸栓銷36旋轉。當樞軸支臂20旋轉經過一圓弧時，驅動栓銷24支承在凹槽22的內部表面上，並於X方向中驅動門栓，藉此使其延伸。驅動板6之移動驅動任何連接至鎖機構1的遠端鎖定單元。
為了縮回門栓4並重置此自動致動機構，使用者舉起驅動板6。使用者旋轉經由心軸連接至從動件及心軸槓桿8之手柄。心軸槓桿8舉起驅動板栓銷18，以舉起驅動板6。上升的驅動板6逆轉樞軸支臂26的移動，其因此將門栓4拉入縮回位置。驅動板6之舉起動作亦能以習知方式將至少另一個坐落在遠端鎖定單元中的門栓縮回。
門栓及任何坐落於遠端鎖定單元中之進一步的門栓亦可藉由操作坐落在鎖孔口14中之鎖芯來致動，例如，如於GB2564225中所敘述。因此，如果電池412失效，且嚙合心軸鎖定機構71，使用者仍然能夠藉由使用常規鑰匙來縮回門栓及一個以上的進一步之門栓。萬一電源或自動致動機構故障，這防止使用者無法操作此機構。
所述的鎖機構1與先前敘述之手柄組件的特定組合係有利的，因為鎖機構1於關門時係機械式發射，且不需要電能來操作。因此，驅動門栓4或任何遠端鎖定單元之伸出及縮回的高能量需求被完全取消。這進一步保存鎖組件500內所使用之電池412的能量儲備，且因此使電子鎖機構(例如不需要鑰匙)具有多點鎖之高安全性利益及大大延長的電池壽命。
1:鎖機構 2:外殼 3:蓋板 4:螺栓 5:彈簧閂鎖 6:驅動板 8:心軸槓桿 10:觸發器 14:鎖孔口 16:心軸孔口 16a:心軸孔口 18:驅動板栓銷 20:樞軸支臂 22:通道 24:驅動栓銷 26:突出部 28:孔口 30:支臂 32:肩部 34:齒部 36:樞軸栓銷 50:電池蓋 51a:第一螺桿 51b:第二螺桿 52:拉動手柄 54a:電池固持器 54b:電池固持器 56:卡扣板 57:印刷電路板 58:微處理器 60:心軸止動機制 62:第一手柄本體 70:霍爾感測器 71:心軸鎖定機構 74:磁鐵 76:第二轉子 78:第一轉子 82:凹部 84:限制器 86:齒部 87:轉子孔口 88:通道 90:離合器齒輪 92:栓銷 94:第二傘齒輪 96:第一傘齒輪 98:馬達 99:錐形彈簧 100:第一手柄 200:第二手柄 202:槓桿手柄 203:孔口 204:指紋掃描器 205:電容式指紋識別器 206:第二手柄殼體 208:加固本體 210:揚聲器 212:LED燈 300:心軸 302:溝槽 302a:突起部 302b:突起部 400:使用者裝備 402:無線路由器 404:藍牙低能量(BLE)模組 406:射頻模組 408:快閃記憶體 410:微處理器 412:電池 500:鎖組件 600:電子機構 F:易折斷部分
現在將參考以下所附圖式，僅以舉例的方式敘述本揭露之實施例，其中： 圖1係鎖組件的分解立體圖； 圖2係第一手柄之分解立體圖； 圖3係第一手柄的後方分解立體圖； 圖4a及4b係第一手柄之後方視圖； 圖5係第二手柄的分解立體圖； 圖6係心軸之立體圖； 圖7係用於鎖組件的電子機構之示意圖； 圖8係鎖機構的立體圖； 圖9a係鎖機構之後方視圖；及 圖9b係鎖機構的後方側視圖。
16:心軸孔口
200:第二手柄
202:槓桿手柄
203:孔口
204:指紋掃描器
205:電容式指紋識別器
206:第二手柄殼體
208:加固本體
210:揚聲器
212:LED燈

Claims (22)

  1. 一種鎖組件，包含： 一鎖機構，包含： 至少一門栓；及 一自動致動機構，包含一觸發器，建構為當致動該觸發器時發射該至少一門栓；及 一手柄組件，包含： 一心軸，可連接至一手柄，並連接至該鎖機構，使得該心軸之旋轉將該至少一門栓縮回；及 一心軸鎖定機構，建構為當嚙合時防止該心軸的旋轉； 其中該鎖組件包含用於嚙合及/或脫離該心軸鎖定機構之一電子機構。
  2. 如請求項1所述的鎖組件，其中該電子機構包含用於驗證一使用者之身份的一鑑別單元，該鑑別單元包含以下之至少一者：一生物辨識感測器；一接收器；及/或一數字小鍵盤。
  3. 如請求項2所述的鎖組件，其中該電子機構建構為在接收來自該鑑別單元之指示一成功驗證該使用者身份的一訊號時脫離該心軸鎖定機構。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的鎖組件，其中該心軸鎖定機構包含一限制器部分，該限制器建構為嚙合該心軸並防止其旋轉。
  5. 如請求項1至4中任一項所述的鎖組件，包含建構為將該限制器部分偏壓進入一嚙合位置之一偏壓機制，其中該限制器部分係與該心軸嚙合。
  6. 如請求項4或5所述的鎖組件，其中該電子機構更包含建構為將該限制器部分移動進入該心軸可旋轉之一脫離位置的一電子驅動機制。
  7. 如請求項6所述的鎖組件，其中該電子驅動機制包含一馬達、一電源、及一動力傳送機構，其中該動力傳送機構包含連接該馬達及該限制器部分之至少一齒輪。
  8. 如請求項7所述的鎖組件，其中該限制器部分包含一凹槽或通道，且該至少一齒輪包含可於該凹槽或通道內承納之一驅動栓銷，並建構為使得該至少一齒輪的旋轉驅動該限制器部分之線性動作。
  9. 如請求項4至8中任一項所述的鎖組件，其中該心軸包含耦接至其上之一轉子，且其中該轉子及該限制器部分包含互鎖結構，其當該限制器部分嚙合該心軸時防止相對旋轉。
  10. 如請求項1至9中任一項所述的鎖組件，更包含建構為判定該心軸之定向的一定向感測器。
  11. 如請求項10所述的鎖組件，其中該定向感測器包含： 一磁鐵，耦接至該心軸；及 一霍爾感測器或簧片開關，建構為判定該磁鐵之位置。
  12. 如請求項10或11所述的鎖組件，其中該電子機構建構為當該定向感測器判定該心軸係與該心軸鎖定機構錯位時防止該心軸鎖定機構嚙合。
  13. 如請求項1至12中任一項所述的鎖組件，其中該電子機構建構為在一預定的時間量之後自動地嚙合該心軸鎖定機構。
  14. 如請求項1至13中任一項所述的鎖組件，其中該自動致動機構包含操作地連接至該觸發器之一驅動板及該至少一門栓，且建構為使得發射該至少一門栓包含於重力或一偏壓機構之下下降的該驅動板，以藉此驅動該門栓進入一伸出位置。
  15. 如請求項14所述的鎖組件，其中該鎖機構建構為使得該心軸之旋轉將該驅動板舉起，且其中該觸發器將該驅動板保留在一升高位置中，直至被致動。
  16. 如請求項1至15中任一項所述的鎖組件，其中該鎖機構包含可藉由一鑰匙操作之一鎖芯，且其中該鎖機構及該鎖芯係建構成使得該鎖芯的操作伸出及/或縮回該至少一門栓。
  17. 如請求項1至16中任一項所述的鎖組件，其中該心軸包含在施加大於一預定值之一力量時斷裂的一易折斷部分。
  18. 如請求項17所述的鎖組件，其中該易折斷部分係坐落成使得一旦斷裂，該心軸之一部分坐落在該手柄組件內並連接至該鎖機構。
  19. 如請求項17或18所述的鎖組件，其中該鎖機構包含： 一外殼；及 一心軸孔口，定位於該外殼內，用於承納經過該處之該心軸；其中定位該易折斷部分，使得當斷裂時，該心軸不會延伸超出該心軸孔口。
  20. 如請求項1至19中任一項所述的鎖組件，包含建構為限制該心軸之移除的一止動機制，其中該止動機制包含： 一突出部分，從該心軸延伸；及/或 在該手柄組件中之一阻障部分。
  21. 如請求項1至20中任一項所述的鎖組件，其中該鎖機構包含： 至少一遠端鎖定單元，包含另一門栓；及 一驅動棒，可操作地連接該遠端鎖定單元及該自動致動機構。
  22. —種門或窗組件，包含如請求項1至21中任一項所述的一鎖組件。
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