TWI458884B - 旋轉爪式閂鎖 - Google Patents

Description

旋轉爪式閂鎖

本發明係關於閂鎖總成之領域。

在許多應用中，依賴閂鎖總成將物品(諸如，板、門及門框)緊固在一起。舉例而言，可藉由閂鎖來緊固貨櫃、櫥櫃、壁櫥、抽屜、隔間及其類似物。此外，在許多應用中，歸因於對遠端或按鈕鍵入、編碼進入、免鑰匙進入或對進入之監控的需要，電動操作之閂鎖為所要的。已使用用於板閉合之各種閂鎖，其中板中之一者(諸如，擺動門、抽屜或其類似者)將系接或緊固至一固定板、門框、櫥櫃或隔間主體。雖然先前技術中已知許多閂鎖總成，但無一閂鎖總成被認為教示或提出本發明之獨特特徵或達成本發明之優點。

本發明係針對用於將兩個部件緊固在一起的閂鎖系統。本發明包括一外殼、一旋轉爪、用於將該爪可釋放地固持於一閉合位置中的卡掣構件，及用於選擇性地移動該卡掣構件使之不與該爪嚙合的致動構件。該爪樞轉式地附接至該外殼且可在一閉合或嚙合位置與一打開或脫嚙位置之間旋轉移動。該爪具備一扭力彈簧部件，該扭力彈簧部件朝著該打開或脫嚙位置來偏壓該爪。該卡掣構件包括一捕捉部件，該捕捉部件可在一嚙合位置與一脫嚙位置之間樞轉移動且朝著該嚙合位置用彈簧偏壓。可藉由該致動構件(在所說明之實例中，其為電動柱塞)之動作來使該捕捉部件脫嚙，換言之，使該捕捉部件移動至該脫嚙位置。當該爪在閉合期間撞擊一保持器時，該爪移動至該閉合位置。一旦該爪處於該閉合位置中，自該爪之主體突出之狹長臂便由該捕捉部件嚙合，以便使該爪保持於該閉合位置中。此時，該爪鎖住該保持器以將該閂鎖緊固至該保持器。該致動構件包括一馬達、一減速齒輪系統、一旋轉凸輪，及一柱塞。給該馬達通電將該捕捉部件推動至該脫嚙位置，此允許該爪在該扭力彈簧之力下旋轉至該打開位置。因此，閂鎖可自該保持器脫嚙，且可打開(例如)門或抽屜。

參看圖1至圖104，可看到根據本發明之閂鎖400。閂鎖400包括一閂鎖外殼402、一爪404、一卡掣或觸發器406，及用於選擇性地移動該卡掣或觸發器使之不與該爪嚙合的致動構件。在所說明之實施例中，一電動操作之致動器總成408用作用於選擇性地移動該觸發器使之不與該爪嚙合的致動構件。

在一或多個閉合部件需要緊固於某一位置中的任何情況下，閂鎖400大體上皆為適用的。閂鎖400可與撞擊器508一起使用以將任何兩個閉合部件緊固在一起。在所說明之實例中，閂鎖400展示為用於相對於一櫥櫃509來緊固一抽屜500(僅展示該櫥櫃之支撐該抽屜及閂鎖400的部分)。另外，閂鎖500可安裝至活動部件或固定部件。另外，閂鎖400可視特定應用而定以任何定向來安裝。

在所說明之實施例中，外殼402係由將閂鎖400之各種組件收納於其間的一第一板403及一第二板401形成。在所說明之實施例中，外殼402之第二板充當一蓋板401，且外殼402之第一板充當底板403。此外，當爪404處於打開位置中時，該外殼必須經調適以允許至爪槽458之路徑暢通。外殼402具有一開口415，其允許撞擊器508之至少一部分進入外殼402以藉由爪404嚙合。在所說明之實例中，開口416係由分別提供於該外殼之蓋板401及底板403中的彼此配準的槽412、413形成。當在側面觀看時，槽412、413在外殼402中形成一打開、近似U形之缺口或凹座。槽412、413允許撞擊器508之至少一部分進入外殼402以藉由爪404嚙合及鎖住。當爪404處於打開位置中時，槽412、413允許至爪槽458之路徑暢通。槽412、413經定尺寸，使得當爪404自打開位置移動至閉合位置供與撞擊器508接觸時外殼402將不干擾撞擊器508相對於外殼402之移動。

電動操作之致動器總成408包括一馬達410、一減速齒輪系統414、一凸輪416，及一柱塞418。在所說明之實施例中，馬達410之輸出軸嚙合至減速齒輪系統414，使得在該馬達通電時其向減速齒輪系統414提供一原動力或一輸入扭矩。由該馬達提供之原動力或輸入扭矩為旋轉的且將旋轉賦予減速齒輪系統414之齒輪(未圖示)。減速齒輪系統之操作及減速齒輪系統與馬達輸出軸之間的互連為熟知的且因此不加以詳細論述。因此，馬達之輸出軸回應於馬達通電而旋轉且又使減速齒輪系統414之輸出軸420旋轉。減速齒輪系統意謂馬達之輸出軸對於減速齒輪系統414之輸出軸420之每一次旋轉必須旋轉幾次或更多次。此配置減小扭矩輸出且因此減小閂鎖400適當操作所需的馬達410之大小。馬達410、減速齒輪系統414、凸輪416及柱塞418係收納於其自有之外殼421內，外殼421又安裝於閂鎖外殼402中。凸輪416附接至減速齒輪系統414之輸出軸420。凸輪416具有一對斜坡424，其各自沿著一螺旋路徑繞著凸輪416之中心軸422延伸了約180°或180°以下。斜坡424均在同一旋轉方向上上升。凸輪416亦具有一容座423，其以某方式收納減速齒輪系統414之輸出軸420，使得凸輪416在閂鎖400之正常操作期間與輸出軸420作為一單元而旋轉。舉例而言，容座423及輸出軸420可具有配對之非圓形橫截面，使得無相對旋轉可出現於容座423與輸出軸420之間且因此出現於凸輪416與輸出軸420之間。

柱塞418包括大體上如同斜坡424之一對斜坡426。當柱塞418處於收回位置中時，斜坡426收納於斜坡424之間，使得每一斜坡426之頂點425抵靠每一斜坡424之底部427。柱塞418具有一容座429，其伸縮式地收納凸輪416之中心軸422以幫助引導柱塞418在其延伸位置與收回位置之間的直線運動。柱塞418具有一柱塞軸部分540，其具有一非圓形橫截面且至少部分收納於致動器外殼421之配對非圓形開口542內。此配置防止柱塞418與致動器外殼421之間的相對旋轉，而允許柱塞418在其收回位置與其突出致動器外殼421外之其延伸位置之間直線移動。如本文所使用，非圓形包括除完美圓形外之任何形狀且包括被凹槽或平直平坦表面中斷之圓形。在所說明之實例中，開口542及柱塞軸540之橫截面為矩形的。

在所說明之實施例中，凸輪416、柱塞418及馬達410之中心縱向軸為重合的。爪404之旋轉軸偏向凸輪416、柱塞418及馬達410之縱向軸的一側。

當馬達410通電時，凸輪416旋轉使斜坡426沿斜坡424往上升，假定柱塞418不可旋轉，便使得柱塞418將自其收回位置朝著其延伸位置移動，直至每一斜坡426之頂點到達每一斜坡424之頂點544為止，其中柱塞418到達其延伸位置且推動卡掣406以將爪404自其閉合位置釋放。凸輪416之進一步旋轉使斜坡424之底部427與斜坡426之頂點425配準，且柱塞418自由移動回至其收回位置。此時，電路板546上之控制電路切斷至馬達410之電力，使凸輪416之進一步旋轉停止。卡掣406歸因於卡掣彈簧488之偏壓而將柱塞418推動回至其收回位置，且閂鎖400再次準備好重複其操作循環。

閂鎖總成400亦包括一爪404，其展示為藉由合適附接構件(諸如，穿過爪404中之孔440的爪樞銷438)樞轉式地連接至閂鎖外殼402。外殼402之蓋板401及底板403各自具備在板401與403組裝在一起時用以收納樞銷438之末端的孔432及433。因此，爪404藉由外殼402旋轉式地支撐。

爪404具有經提供以供觸發器406嚙合的狹長臂454。觸發器406具有一捕捉表面548，其可捕捉臂454之尖端且將爪404固持於其閉合位置中。長臂454歸因於由爪扭力彈簧462賦予爪之扭矩而引起之反作用力而減小卡掣406與爪404之間的摩擦力。此又減小馬達410所需之扭矩及功率輸出，此允許進一步減小馬達及閂鎖大小及最終閂鎖成本。

爪404具備一爪槽458以在爪404處於閂鎖或閉合位置中時夾持撞擊器508。在所說明之實例中，撞擊器508具有一桿狀部分434，該桿狀部分434在板500相對於隔間509移動至閉合位置時嚙合爪槽458。當板500閉合時，撞擊器508之桿狀部分434將位於或被捕捉於爪槽458中，其中爪404處於閂鎖位置中。

一爪扭力彈簧462安裝於外殼402中，扭力彈簧462之線圈部分464圍繞樞銷438。扭力彈簧462之臂468嚙合爪404中之孔460。扭力彈簧462亦具有一嚙合外殼402之第二臂472。

在扭力彈簧462之臂472與外殼402之壁466嚙合之情況下，扭力彈簧462之臂468將一力施加給爪404，該力朝著打開或開閂位置偏壓爪404。

觸發器406呈於一末端附近樞轉地支撐於外殼402中的狹長槓桿形式。如藉由觸發器樞銷470所界定，觸發器406之樞轉軸平行於爪404之樞轉軸或旋轉軸。此外，如藉由觸發器樞銷470所界定，觸發器406之樞轉軸與爪404之樞轉軸或旋轉軸間隔開。觸發器406可在一嚙合位置與一脫嚙位置之間樞轉移動且朝著該嚙合位置用彈簧偏壓。觸發器彈簧488經提供以用於朝著該嚙合位置偏壓觸發器406。觸發器彈簧488為扭力彈簧且具有一線圈部分474、一第一臂476及一第二臂478。觸發器彈簧488安裝於外殼402中，其中扭力彈簧488之線圈部分474圍繞觸發器樞銷470。扭力彈簧488之臂476嚙合觸發器406中之孔482。扭力彈簧488之第二臂478嚙合外殼402。

觸發器406於其樞轉軸與觸發器406上柱塞418與觸發器406接觸之位置中間之一點處嚙合爪臂454。此配置歸因於由觸發器406供應之長槓桿臂而將機械優點提供給柱塞418。再次，此配置減小馬達410所需之扭矩及功率輸出，此允許進一步減小馬達及閂鎖大小及最終閂鎖成本。

觸發器樞銷470穿過觸發器406中接近觸發器406之一末端之一孔。觸發器406嚙合臂454以在觸發器406處於嚙合位置中時將爪404固持於閂鎖位置。在柱塞418自收回位置移動至延伸位置時，柱塞418嚙合觸發器406以將觸發器406樞轉地移動至觸發器406不再嚙合爪404的脫嚙位置。當觸發器406處於脫嚙位置中時，爪404在彈簧偏壓下自由旋轉至開閂位置。撞擊器508之桿狀部分現在可自爪槽458抽出，且抽屜500可移動至打開位置。

觸發器彈簧488朝著嚙合位置偏壓觸發器406，其中若爪404旋轉至閂鎖位置，則觸發器406將傾向於再嚙合爪404。若抽屜500再次相對於櫥櫃509移動至閉合位置，則撞擊器508之桿狀部分將碰撞爪槽458且使爪404旋轉至閂鎖位置。一旦爪404處於閂鎖位置中，該爪可再次由觸發器406嚙合以藉此將該爪夾持於閂鎖位置中且將抽屜500緊固於閉合位置中。

藉由使馬達410通電來致動閂鎖總成400。可使用一位於遠端處之開關(未圖示)來對馬達410通電。當抽屜500緊固於閉合位置中時，柱塞418通常處於收回位置中。當馬達410通電時，凸輪416旋轉，使柱塞418直線地移置至延伸位置。在柱塞418移動至延伸位置時，該柱塞碰撞觸發器406且使觸發器406移動至脫嚙位置藉此釋放爪404使之樞轉。由爪扭力彈簧462提供之偏壓使爪404自其閂鎖或閉合位置(說明於圖9中)朝著其開閂位置(說明於圖26)旋轉，在該閂鎖或閉合位置中，撞擊器508之桿狀部分434由爪槽458鎖住。爪404之旋轉使爪槽458之開口移動，使得爪槽458之開口大體上與外殼402之槽412、413配準，因此允許撞擊器508自爪404脫嚙。抽屜500接著可藉由將其移動至打開位置來打開。

可使用各種熟知系固件來將閂鎖總成400安裝於一板或安裝表面(諸如，圍繞隔間509之開口的框架)上。在此實例中，爪404及觸發器406之中空樞銷允許固定至櫥櫃之螺釘550、552穿過閂鎖400。接著可將螺帽(未圖示)嚙合至螺釘550、552以將閂鎖400緊固至櫥櫃。在該說明性實例中，撞擊器508安裝至抽屜500，使得在抽屜500閉合時，撞擊器508之桿狀部分434穿過槽412、413以嚙合爪槽458。

控制電路546將經程式化以對馬達410供應電流，歷時對應於凸輪416之約180°旋轉的預定時間週期。或者，可經由反饋來控制馬達通電之持續時間。在此替代實施例中，凸輪416之一側上可塗上黑色且另一側上塗上白色，每種顏色延伸跨過凸輪416之外圓周的約180°。提供於電路板546上之光學感測器將接著偵測亮區域與暗區域之間的顏色邊界，且產生一信號以切斷至馬達410之電力。

電路板546藉由三根電線554、556、558介接至該遠端開關及電源。電路板546a具有使用電線554a及556a之雙電線介面。該選擇將取決於最終使用者意欲使閂鎖400用於之最終應用。亦可為閂鎖400提供具有兩種類型之介面的電路板。

閂鎖400亦可包括藉由銷560解扣之微型開關532以將一「門微開」信號提供至一遠端控制板。

作為機械後援，可藉由電纜562將觸發器406移動至脫嚙位置。

熟習此項技術者將顯見，在不脫嚙本發明之範疇及精神之情況下，可對本發明之閂鎖進行各種修改，且本發明意欲涵蓋在所附申請專利範圍及其等效物之範疇內的閂鎖之修改及變化。

400．．．閂鎖

401．．．蓋板/第二板

402．．．閂鎖外殼

403．．．底板/第一板

404．．．爪

406．．．卡掣/觸發器

408．．．電動操作之致動器總成

410．．．馬達

412．．．槽

413．．．槽

414．．．減速齒輪系統

415．．．開口

416．．．凸輪

418．．．柱塞

420．．．輸出軸

421．．．致動器外殼

422．．．中心軸

423．．．容座

424．．．斜坡

425．．．頂點

426．．．斜坡

427．．．底部

429．．．容座

432．．．孔

433．．．孔

434．．．桿狀部分

438．．．樞銷

440．．．孔

454．．．爪臂

458．．．爪槽

460．．．孔

462．．．爪扭力彈簧

464．．．線圈部分

466．．．壁

468．．．臂

470．．．觸發器樞銷

472．．．第二臂

474．．．線圈部分

476．．．第一臂

478．．．第二臂

482．．．孔

488．．．觸發器彈簧

500．．．抽屜

508．．．撞擊器

509．．．隔間/櫥櫃

532．．．微型開關

540．．．柱塞軸部分

542．．．配對非圓形開口

544．．．頂點

546．．．控制電路/電路板

546a．．．電路板

548．．．捕捉表面

550．．．螺釘

552．．．螺釘

554．．．電線

554a．．．電線

556．．．電線

556a．．．電線

558．．．電線

560．．．銷

562．．．電纜

圖1為以閂鎖組態展示的根據本發明之閂鎖總成之一實施例的環境視圖。

圖2為以閂鎖組態展示的圖1之閂鎖總成的另一環境視圖。

圖3為以開閂組態展示的圖1之閂鎖總成的環境視圖。

圖4為以開閂組態展示的圖1之閂鎖總成的另一環境視圖。

圖5至圖15為以閂鎖組態展示的圖1之閂鎖總成的視圖。

圖16至圖24為以閂鎖組態展示的圖1之閂鎖總成的視圖。

圖25為圖1之閂鎖總成之橫截面圖，展示在觸發器或卡掣藉由電纜致動之情況下處於開閂組態下的閂鎖。

圖26為圖1之閂鎖總成之橫截面圖，展示在觸發器或卡掣藉由電動柱塞致動之情況下處於開閂組態下的閂鎖。

圖27為圖1之閂鎖總成的分解圖。

圖28至圖29為圖1之閂鎖總成之外殼的蓋板的視圖。

圖30至圖34為圖1之閂鎖總成之外殼的底板的視圖。

圖35至圖39為圖1之閂鎖總成之旋轉爪的視圖。

圖40至圖44為圖1之閂鎖總成之爪彈簧的視圖。

圖45至圖48為用以樞轉式地支撐圖1之閂鎖總成之爪及卡掣之類型的樞軸的視圖。

圖49至圖50為用以使圖1之閂鎖總成之外殼之板之間保持適當距離的間隔條的視圖。

圖51至圖57為圖1之閂鎖總成之卡掣或觸發器的視圖。

圖58至圖61為圖1之閂鎖總成之卡掣或觸發器彈簧的視圖。

圖62為圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的分解圖。

圖63至圖67為在柱塞收回之狀態下展示的圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的視圖。

圖68至圖72為在柱塞延伸之狀態下展示的圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的視圖。

圖73為控制圖1之閂鎖總成之電動驅動機構之電路板的簡圖。

圖74至圖80為圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的凸輪的視圖。

圖81至圖87為圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的柱塞的視圖。

圖88至圖89為圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的外殼之第一半的視圖。

圖90至圖96為圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的馬達及齒輪箱的視圖。

圖97至圖98為圖1之閂鎖總成之電動驅動機構的外殼之第二半的視圖。

圖99至圖103為用於圖1之閂鎖總成中的用信號指示閂鎖總成處於打開組態下的微型開關的視圖。

圖104為與圖1之閂鎖總成一起使用的替代電動驅動機構的分解圖。

400．．．閂鎖

402．．．外殼

404．．．爪

406．．．卡掣/觸發器

434．．．桿狀部分

454．．．爪臂

508．．．撞擊器

Claims (11)

1. 一種電動操作之致動器總成，其包含：一外殼；一馬達，其被該外殼支撐；一柱塞，其具有一縱向軸，並被該外殼支撐，從而使該柱塞可在一延伸位置與一收回位置之間移動，並防止該柱塞相對於該外殼圍繞該縱向軸旋轉；及一凸輪，操作性地連接至該馬達，從而當該馬達通電時，該凸輪在一旋轉方向連續旋轉，該凸輪具有至少一第一凸輪表面及一第二凸輪表面，該第一凸輪表面與該第二凸輪表面之每一係成形為具有一頂點與一底部之一凸輪斜坡，其中當該凸輪在該旋轉方向旋轉時，該第二凸輪表面之該底部緊隨該第一凸輪表面之該頂點，其中該柱塞具有至少一對柱塞斜坡，各該柱塞斜坡具有一頂點，各該柱塞斜坡分別與該第一凸輪表面與該第二凸輪表面之其一相結合，從而各該柱塞斜坡分別沿該第一凸輪表面與該第二凸輪表面之該其一往上升，以回應該凸輪之旋轉而使該柱塞自該收回位置朝向該延伸位置移動，及其中當該凸輪繼續在該旋轉方向旋轉以使該柱塞自由移動回該收回位置時，各該柱塞斜坡之該頂點分別上升超過該第一凸輪表面與該第二凸輪表面之該其一之該頂點以與該第一凸輪表面與該第二凸輪表面之另一之該底 部配準，從而令每次該馬達通電時，該柱塞均可自該收回位置移動至該延伸位置，且當該凸輪執行一次連續旋轉運動時，該柱塞可回到該收回位置。
2. 如請求項1之致動器總成，其中該至少一第一凸輪表面及一第二凸輪表面即為該第一凸輪表面與該第二凸輪表面。
3. 如請求項2之致動器總成，其中各該柱塞斜坡具有一底部，當該馬達未通電時，該等柱塞斜坡與該等凸輪斜坡相適配，從而各該柱塞斜坡之該頂點分別抵靠該第一凸輪表面與該第二凸輪表面之其一之該底部。
4. 如請求項3之致動器總成，其中當該馬達初始通電時，該凸輪旋轉使該等柱塞斜坡沿該第一凸輪表面與該第二凸輪表面柱上升，從而該柱塞會自其收回位置向其延伸位置移動。
5. 如請求項4之致動器總成，其中當該馬達通電時，該凸輪繼續旋轉，至少直到該第一凸輪表面與該第二凸輪表面之每一之該底部分別與該等柱塞斜坡之其一之該頂點相配準，從而該柱塞可自由移動回該收回位置。
6. 如請求項5之致動器總成，其中該電動操作之致動器總成更包含：一減速齒輪系統，其操作性地連接該馬達至該凸輪，並減少該馬達所需輸出之一扭矩。
7. 一種閂鎖總成，其用於將一第一部件相對於一第二部件可釋放地緊固於一閉合位置中，該第一部件及該第二部 件中之一者具有與其成一固定位置關係的保持器，該閂鎖總成包含：一閂鎖外殼；一爪，其樞轉式地附接至該閂鎖外殼且可在一閉合位置與一打開位置間移動，該爪具備一扭力彈簧部件，該扭力彈簧部件朝著該打開位置來偏壓該爪；一卡掣，其可樞轉地被該閂鎖外殼支撐，且可在一嚙合位置與一脫嚙位置之間移動，當該爪處於該閉合位置且該卡掣處於該嚙合位置時，該卡掣在一嚙合位置處嚙合該爪；及如請求項1之該電動操作之致動器總成，其用於選擇性地移動該卡掣以脫離與該爪之嚙合，其中該致動器總成係被該閂鎖外殼所支撐，其中當該柱塞向該延伸位置移動時，該柱塞推掣該卡掣以自該閉合位置釋放該爪。
8. 如請求項7之閂鎖總成，其中該卡掣形成一狹長槓桿，該狹長槓桿於一末端附近樞轉地支撐於該閂鎖外殼中，該卡掣於該卡掣之一樞轉軸與該卡掣上該柱塞與該卡掣接觸之一位置中間之一點處嚙合該爪，該卡掣上該柱塞與該卡掣接觸之該位置係盡可能地遠離該卡掣之該樞轉軸，從而歸因於該卡掣形成該狹長槓桿以減少該馬達所需輸出之一扭矩，該卡掣將一機械優點提供給該柱塞。
9. 如請求項8之閂鎖總成，其中該爪具有一狹長爪臂，該爪臂被該卡掣嚙合以將該爪保持在該閉合位置，藉以進一步地減少該馬達所需輸出之扭矩。
10. 一種閂鎖總成，其用於將一第一部件相對於一第二部件可釋放地緊固於一閉合位置中，該第一部件及該第二部件中之一者具有與其成一固定位置關係的保持器，該閂鎖總成包含：一閂鎖外殼；一爪，其樞轉式地附接至該閂鎖外殼且可在一閉合位置與一打開位置間移動，該爪具備一扭力彈簧部件，該扭力彈簧部件朝著該打開位置來偏壓該爪；一卡掣，其可樞轉地被該閂鎖外殼支撐，且可在一嚙合位置與一脫嚙位置之間移動，當該爪處於該閉合位置且該卡掣處於該嚙合位置時，該卡掣在一嚙合位置處嚙合該爪；及一致動器總成，用於選擇性地移動該卡掣以脫離與該爪之嚙合，其中該致動器總成係被該閂鎖外殼所支撐，其中該致動器總成包含一柱塞，當該柱塞向一延伸位置移動時，該柱塞推掣該卡掣以自該閉合位置釋放該爪，及其中該卡掣呈於其一末端附近樞轉地支撐於該閂鎖外殼中的一狹長槓桿形式，該卡掣於該卡掣之一樞轉軸與該卡掣上該柱塞與該卡掣接觸之一位置中間之一點處嚙合該爪，且該卡掣上該柱塞與該卡掣接觸之該位置係儘可能地遠離該卡掣之該樞轉軸，從而藉由該卡掣形成該狹長槓桿以減少該馬達所需輸出之扭矩，使該卡掣提供該柱塞一機械性利益。
11. 如請求項10之閂鎖總成，其中該爪具有一狹長爪臂，該 爪臂被該卡掣嚙合以將該爪保持在該閉合位置，藉以進一步地減少該馬達所需輸出之扭矩。