TWI639757B - 具有鑰匙強制控制之機電圓柱鎖 - Google Patents

具有鑰匙強制控制之機電圓柱鎖 Download PDF

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TWI639757B
TWI639757B TW103116146A TW103116146A TWI639757B TW I639757 B TWI639757 B TW I639757B TW 103116146 A TW103116146 A TW 103116146A TW 103116146 A TW103116146 A TW 103116146A TW I639757 B TWI639757 B TW I639757B
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Abstract

本發明係關於一種圓柱鎖(10)，圓柱鎖(10)包含具有一凸輪(16)及用於操作該凸輪(16)之一致動器(20)與一手動元件(18)之一圓柱鎖本體(9)。一離合器(26)包含於該圓柱鎖本體(9)中且與該凸輪(16)及與該致動器(20)及該手動元件(18)中之任一者及包含於該圓柱鎖本體(9)中之一耦合器(34)選擇性接合。該耦合器(34)之適當移動可接合該離合器(26)與該手動元件(18)。

Description

具有鑰匙強制控制之機電圓柱鎖
本發明大體上係關於圓柱鎖總成，且尤其係關於具有不同操作模式(包含致動器操作及旋鈕操作)之一機電圓柱鎖。
已知雙圓柱鎖，其可自一門或窗之相對兩側來鎖定或解鎖。一典型雙圓柱總成(諸如一歐標鎖芯)包含經調適以透過一鎖殼橫向安裝之一圓柱本體。本體通常具有兩個旋轉銷插塞，及用於在門鎖中延伸及縮回一或多個鎖定螺栓的一中央旋轉凸輪(亦可稱作一擰動器)。一適當鑰匙插入各插塞可使凸輪致動。
在一替代形式中，圓柱機構中之一者可藉由配備有一旋鈕或類似者之軸桿來代替，其可用手自由轉動以允許在不用鑰匙的情況下從一側來操作螺栓。
在另一替代形式中，該圓柱鎖可藉由某些致動器來致動，諸如一機電鎖，其可藉由驅動馬達(例如，齒輪馬達)來致動。
通常驅動馬達安裝於門之一內部面或門之一些內部部分上之一鎖眼蓋中。驅動馬達具有一驅動軸桿，其用於傳送旋轉至圓柱鎖，通常至從圓柱鎖延伸之一軸桿。當給驅動馬達通電時，其造成凸輪之致動(例如，旋轉)而打開或關閉鎖定螺栓。驅動馬達通常藉由在一鑰匙中之變換器或其他器件而通電。
如下文更詳細描述，本發明企圖提供具有不同操作模式(包含致動器操作及手動(例如，旋鈕)操作(及在一些實施例中，機械鑰匙強制控制操作)之一經改良機電圓柱鎖。
因此根據本發明之一實施例提供包含一圓柱鎖本體之一圓柱鎖，該圓柱鎖本體包含一凸輪、用於操作凸輪之一致動器及一手動元件及包含於該圓柱鎖本體中之一離合器，該圓柱鎖本體與凸輪及致動器與手動元件之任一者及包含於圓柱所本體中之一耦合器可選擇性地接合，其中耦合器之適當移動可接合離合器與手動元件。
根據本發明之一實施例，在圓柱鎖本體中安置一鑰匙操作式銷插塞，一鑰匙可插入於圓柱鎖本體中以轉動插塞及擰動凸輪。
根據本發明之一實施例，一強迫控制器件包含於該圓柱鎖本體中，其可操作以將鑰匙操作式銷插塞與凸輪耦合且將致動器及手動元件解耦以無法操作凸輪。
根據本發明之一實施例，當鑰匙完全插入鑰匙操作式銷插塞之一鑰匙槽中時，強迫控制器件將一插塞耦合器與凸輪接合以將插塞與凸輪接合。
根據本發明之一實施例，手動元件經連接至一外部軸桿，該外部軸桿具有經配置以與耦合器選擇性地接合及脫離之一遠端面。
根據本發明之一實施例，致動器具有一驅動軸桿，其之遠端被接收在一長度配接器之一近端中，該長度配接器具有被接收在該離合器之一近端中的一遠端。
根據本發明之一實施例，驅動軸桿可滑動地接合長度配接器，且長度配接器可滑動地接合離合器。
9‧‧‧圓柱鎖本體/本體
10‧‧‧圓柱鎖
12‧‧‧鑰匙操作式銷插塞/插塞
14‧‧‧鑰匙
15‧‧‧銷
16‧‧‧凸輪
17‧‧‧釦環
18‧‧‧手動元件/旋鈕/把手
19‧‧‧彈簧承載銷/銷
20‧‧‧致動器
22‧‧‧驅動軸桿/軸桿
23‧‧‧長度配接器
24‧‧‧遠端
25‧‧‧遠端
26‧‧‧離合器
27‧‧‧孔隙
28‧‧‧遠端齒/齒
29‧‧‧凹部
30‧‧‧外部軸桿
32‧‧‧遠端面
34‧‧‧耦合器
39‧‧‧鑰匙槽
40‧‧‧偏壓器件
42‧‧‧強迫控制器件/柱塞
47‧‧‧插塞耦合器
73‧‧‧長形孔
75‧‧‧長形孔
77‧‧‧孔
110‧‧‧減速齒輪/減速齒輪馬達
112‧‧‧內部齒輪
112.1‧‧‧內部齒輪之最初位置
112.2‧‧‧位置
112.3‧‧‧位置
112.4‧‧‧位置
112.5‧‧‧位置
114‧‧‧外部齒輪
114.1‧‧‧外部齒輪之最初位置
114.2‧‧‧位置
114.3‧‧‧位置
114.4‧‧‧位置
114.5‧‧‧位置
114.6‧‧‧位置
116‧‧‧旋轉軸
118‧‧‧殼
120‧‧‧輸出軸桿
121‧‧‧孔
122‧‧‧軸桿
124‧‧‧偏心部件
126‧‧‧限制器
128‧‧‧通孔
130‧‧‧第一邊界部件
132‧‧‧第二邊界部件
134‧‧‧安裝孔
136‧‧‧平衡物
A-A‧‧‧線
B-B‧‧‧線
C-C‧‧‧線
E‧‧‧偏心率
X0‧‧‧參考軸線
Y0‧‧‧參考軸線
Y2‧‧‧向量
結合圖式自以下詳細描述將更完全理解及瞭解本發明，其中： 圖1係根據本發明之一非限制性實施例建構及操作之一圓柱鎖之一簡化示意圖；圖1A係圓柱鎖之一簡化示意圖，其中展示凸輪操作之可能模式，包含致動器、手動元件及鑰匙操作致動；圖2A及圖2B係圖1之圓柱鎖之簡化分解示意圖；圖3係根據本發明之一實施例建構及操作一減速齒輪之一簡化示意圖，其中減速齒輪係可操作地連接至圖1之致動器；圖4係圖3之減速齒輪之一簡化側視圖；圖4A係沿著圖4中之線A-A所取之圖4之減速齒輪之一簡化截面圖；圖4B係沿著圖4A之線B-B所取之圖4之減速齒輪之一簡化截面圖；圖4C係沿著圖4A之線C-C所取之圖4之減速齒輪之一簡化截面圖；及圖5A至圖5F係根據本發明之一實施例平移及造成外部齒輪旋轉之減速齒輪之內部齒輪之簡化示意圖。
現參考圖1，其繪示一圓柱鎖10，其根據本發明之一非限制性實施例建構及操作。圓柱鎖10經展示為具有一歐標，但本發明並非限制於此組態。圓柱鎖10包含一本體9，在本體9中具有一鑰匙操作式銷插塞12，可將一鑰匙14(圖1A、圖2A至圖2B)插入在鑰匙操作式銷插塞12中以轉動插塞12及擰動(其意味諸如藉由轉動致動，但亦可為一線性運動)一凸輪16(例如，舌片或槓桿)(圖1A、圖2A至圖2B)。如下文將進一步解釋，圓柱鎖10亦包含用於擰動凸輪16之一手動元件18(亦稱作旋鈕或把手18)及一致動器20(圖1A、圖2A至圖2B)。
現參考圖1A，其繪示凸輪操作之可能模式，包含致動器、手動 元件及鑰匙操作致動。此係操作之一簡化綜述且下文將提供各模式之一更詳細描述。在圖2A至圖2B中亦展示圖1A中所展示之元件。
一離合器26包含於圓柱鎖本體9中，其用以將凸輪16與致動器20與手動元件18之任一者選擇性地接合。(換言之，離合器26並不是位在本體9外。)在致動器操作中，致動器20之一驅動軸桿22與離合器26直接接合或如圖式中所展示經由一長度配接器23接合，該長度配接器之遠端被接收在離合器26中。由離合器26與凸輪16接合，因此驅動軸桿22之旋轉會致動凸輪16。
可轉動手動元件18以旋轉驅動軸桿22。例如，手動元件18可為致動器20之一殼，其可充當一調變把手；手動元件18僅僅涉及抓緊殼及轉動其以旋轉驅動軸桿22。此外，手動元件18可與獨立於致動器20之離合器26連接。手動元件18可附著至一外部軸桿30，外部軸桿30可接合一耦合器34，諸如通過一或多個孔隙27與安置於耦合器34中之一或多個彈簧承載銷19相配合。耦合器34與離合器26接合。在手動操作中，轉動手動元件18會旋轉外部軸桿30，當耦合至耦合器34時，其造成離合器26擰動凸輪16。如稍後將描述，不論致動器20相對於離合器26為任何角度定向、手動元件18可藉由耦合器34之適當移動而接合離合器26。
在鑰匙操作中，鑰匙操作式銷插塞12安置於圓柱鎖本體9中，鑰匙14可插入在圓柱鎖本體9中以轉動插塞12，其接著旋轉一插塞耦合器47而接合及擰動凸輪16。如稍後將描述，一強迫控制器件42包含於圓柱鎖本體9中，其可操作以將鑰匙操作式銷插塞12與凸輪16耦合且解耦致動器20及手動元件18以無法操作凸輪16。替代地，可藉由一鑰匙外之其他構件(諸如藉由(例如)由一變換器操作之一馬達)轉動插塞12。
現參考圖1A、圖2A及圖2B解釋致動器20致動凸輪16之操作模 式。致動器20具有一驅動軸桿22，驅動軸桿22之遠端24與一長度配接器23之一近端接合，該長度配接器之遠端被接收在包含於本體9中之離合器26之一近端25中。可在本體9中用一釦環17組裝凸輪16。離合器26具有與凸輪16接合之一遠端齒28(圖2A)。(例如，如圖2B中所展示，齒28可進入及推抵形成於凸輪16中之一凹部29。)可藉由任何合適構件(諸如但不限於)栓槽、齒或其他合適接合完成驅動軸桿22與長度配接器23及長度配接器23與離合器26之接合。在圖2A中所繪示之實施例中，一銷15進入形成在耦合器34中之一長形孔73及形成在離合器26中之一長形孔75及形成在長度配接器23中之一孔77。驅動軸桿22與長度配接器23及長度配接器23與離合器26之接合可允許零件之間之滑動。如稍後將解釋，離合器26之遠端齒28可經移動而與凸輪16脫離。
現參考圖1A、圖2A及圖2B解釋其中手動元件(旋鈕)18致動凸輪16之操作之模式。如圖2A至圖2B中所見，在軸桿22之一遠端面32上形成一或多個孔隙27。在耦合器34之近端上安裝一或多個彈簧承載銷19。當期望用旋鈕18操作圓柱鎖10時，在耦合器34之方向上向內推旋鈕18。若銷19不與孔隙27對準，轉動旋鈕18直到銷19與孔隙27對準。歸因於銷19之彈簧承載，銷19僅進入孔隙27，藉此影響旋鈕18與耦合器34之接合。自耦合器34與離合器26接合後，旋鈕18線與離合器26機械接合且可用於轉動離合器26及擰動凸輪16，就如描述致動器20。
應注意的係，無論致動器20相對於離合器26之角度定向為何，旋鈕18可經由耦合器34與離合器26接合。因此，即使致動器20與離合器26接合而操作凸輪16，且突然地有些故障而使得其儘管與離合器26接合但卻不能擰動凸輪16，此時可經由耦合器34推旋鈕18以接合離合器26，藉此強制控制致動器接合。此可有效防止人被反鎖在房間內。
現參考圖1A、圖2A及圖2B來解釋鑰匙14致動凸輪16之操作之模 式。當鑰匙14最初插入一鑰匙槽39中(圖2A至圖2B)時，離合器26仍然接合以操作致動器或旋鈕，因為離合器26之遠端齒28仍然與凸輪16接合。
在一個實施例中，鑰匙14已完全插入鑰匙槽39中後，鑰匙14擠壓一柱塞42(亦稱為強迫控制器件42)，其擠壓且力道足夠大以克服離合器26與凸輪16之接合。強迫控制器件42包含一偏壓器件40(例如，放置於柱塞42之頭下面之一盤簧)。隨著鑰匙14完全插入，偏壓器件40之偏壓力造成離合器26移動，使得離合器26之遠端齒28(圖2A)變得與凸輪16脫離。參考圖2B，此意味著在凸輪16中抵頂凹部29之齒28移動使得其不再抵頂凹部29。偏壓器件40之偏壓力接著立即造成離合器26向外移動，使得離合器26之遠端齒28變得與凸輪16脫離。
除了與致動器或旋鈕操作相關聯之離合器26之脫離，偏壓器件40之偏壓力驅策插塞耦合器47進入與凸輪16之接合。此時插塞耦合器47接合凸輪16，轉動鑰匙14將操作凸輪16。
即使有些人在一嘗試中試圖強迫自旋鈕/致動器側與離合器26接合以操作凸輪16，諸如藉由推外部軸桿30或驅動軸桿22朝向離合器26，偏壓器件40係更強的且防止長度配接器23接合離合器26，使得鑰匙14保持為圓柱鎖之唯一操作者。此對於可使某些人進入至居住者無法自房間內操作鎖(例如，居住者係虛弱、暈厥等等)之一房間係有特別的重要性。
現參考圖3至圖4C，其根據本發明之一非限制性實施例繪示致動器係至少部分安置於圓柱鎖內之一減速齒輪。致動器係基於PCT專利申請案PCT/US13/24837內之描述。
在所繪示實施例中，一減速齒輪110包含一內部齒輪112及一外部齒輪114。外部齒輪114經配置以圍繞一旋轉軸116旋轉。外部齒輪114軸頸銜接於一殼118中且具有自殼118向外延伸之一輸出軸桿120。支 承面較佳地係在殼118中形成之一孔121中旋轉之輸出軸桿120(例如，具有可選擇的支承元件或潤滑材料)或在殼118中旋轉之外部齒輪114之外部輪廓(例如，具有可選擇的支承元件或潤滑材料)。
在一軸桿122上安裝內部齒輪112及外部齒輪114，該軸桿圍繞旋轉軸116旋轉。然而，與外部齒輪114對比，配置內部齒輪112用於平移移動且不旋轉。軸桿122包含對旋轉軸116偏心的一偏心部件124(圖4A中所展示之偏心率E)。在軸桿122圍繞旋轉軸116旋轉期間，偏心部件124造成內部齒輪112以平移移動方式來移動。如下文將更詳細解釋，在其之平移移動期間，內部齒輸112與外部齒輪114嚙合且造成外部齒輪114圍繞旋轉軸116旋轉。
提供一限制器126在定義限制內約束內部齒輪112之平移移動。限制器126不延伸越過內部齒輪112之外部齒，此係減速齒輪110為此一小型化總成之其中一個原因。
在所繪示實施例中，限制器126為自內部齒輪112軸向延伸之一直側部件。限制器126展示為具有四個側面，此係經考慮為一最佳數目，但是本發明並不以任何方式限制於此組態。限制器126及內部齒輪112具有用於在軸桿122上安裝之一共同通孔128。通孔128足夠大以容納偏心部件124之移動，且因此相較於軸桿122之外部直徑係較大的。
限制器126經配置以於一第一邊界部件130之一內部邊緣中移動。第一邊界部件130具有直側內部輪廓及外部輪廓。內部輪廓適應限制器126之形狀且大於限制器126之外部輪廓以允許限制器126於其中之線性移動。
第一邊界部件130經配置以於一第二邊界部件132之一內部邊緣中之移動。第一邊界部件130及第二邊界部件132也安裝於軸桿122上。如最佳在圖4A中所見，軸桿122軸頸銜接於在第二邊界部件132 中形成之一安裝孔134中(例如，具有可選擇的支承元件或潤滑材料)。延伸朝向第二邊界部件132外之軸桿122之部分係用於連接至一致動器(例如，一伺服馬達及類似者，未展示)以供減速齒輪110移動之一介面部件。
可在軸桿122上安裝一平衡物136以平衡偏心部件124。
現參考圖5A至圖5F，根據本發明之一實施例，其繪示內部齒輪112移動且造成外部齒輪114之旋轉。
參考軸線係X0及Y0。內部齒輪112之笛卡爾位置標示為座標X0及Y0。展示外部齒輪114之角度位置之向量被標示為Y2。
最初，如圖5A中所見，相對於外部齒輪114定位內部齒輪112，使得上齒嚙合。內部齒輪112之最初位置標示為112.1且外部齒輪114之最初位置標示為114.1。
在圖5B中，內部齒輪112平移至右邊且向下至位置112.2(藉由偏心部件之旋轉，為了簡潔之緣故，本文未展示)。此造成內部齒輪112之最高齒移動脫離外部齒輪114且右齒與外部齒輪114嚙合。此造成外部齒輪114順時針旋轉至位置114.2。
在圖5C中，內部齒輪112平移至左且向下至位置112.3。此造成內部齒輪112之右齒移動脫離外部齒輪114且下齒與外部齒輪114嚙合。此造成外部齒輪114進一步順時針旋轉至位置114.3。
在圖5D中，內部齒輪112平移至左及向上至位置112.4。此造成內部齒輪112之下齒移動脫離外部齒輸114且下左齒移動成與外部齒輪114嚙合。此造成外部齒輪114進一步順時針旋轉至位置114.4。
在圖5E中，內部齒輪112平移至左及向上至位置112.5。此造成內部齒輪112之下左齒移動脫離外部齒輪114且更多上左齒與外部齒輪114嚙合。此造成外部齒輪114進一步順時針旋轉至位置114.5。
在圖5F中，內部齒輪112平移至右及向上至位置112.4。此造成內 部齒輪112之左齒移動脫離外部齒輪114且上齒與外部齒輪114嚙合。此造成外部齒輪114進一步順時針旋轉至位置114.6。接著重複該循環。
應注意減速齒輪110允許齒輪齒之一非常堅固構造。齒部需要漸開；寧可內部齒輪及外部齒輪之齒為直側的，具有堅固的厚度。此提供出眾強度、顯著減小齒上之彎曲度及接觸應力及增加使用期。齒之嚙合速度係慢的，因為其係藉由偏心部件之半徑而非藉由內部齒輪之半徑所控管。
應注意在其他實施例中，可配置內部齒輪以圍繞一旋轉軸旋轉且可配置外部齒輪以平移移動。在其他實施例中，圓柱鎖中之減速齒輪可為內部齒輪及外部齒輪兩者旋轉之類型，諸如但不限於，諧波驅動器減速齒輪或行星摩擦類型速度改變器件，其具有安置於一太陽滾輪與一外部環之間之複數個行星滾動元件，諸如在美國專利5423725中所描述。

Claims (9)

  1. 一種圓柱鎖(10)，其包括：一圓柱鎖本體(9)；一凸輪(16)；用於操作該凸輪(16)之一致動器(20)及一手動元件(18)；一離合器(26)包含於該圓柱鎖本體(9)中，其可與該凸輪(16)及與該致動器(20)及該手動元件(18)中之任一者選擇性地接合；一耦合器(34)，其包含在該圓柱鎖本體(9)中，其中該耦合器(34)將該手動元件(18)與該離合器(26)選擇性接合；一插塞(12)，於設置在該圓柱鎖本體(9)中，其中轉動該插塞(12)會擰動該凸輪(16)；及一強迫控制器件(42)，其包含於該圓柱鎖本體(9)中之，其可操作以將該插塞(12)與該凸輪(16)耦合及解耦該致動器(20)與該手動元件(18)以無法操作該凸輪(16)。
  2. 如請求項1之圓柱鎖(10)，其中當一鑰匙(14)完全插入該插塞(12)之一鑰匙槽中時，該強迫控制器件(42)將一插塞(12)耦合器(34)與該凸輪(16)接合以便將該插塞(12)與該凸輪(16)接合。
  3. 如請求項1之圓柱鎖(10)，其中該手動元件(18)經連接至一軸桿(22)，該軸桿具有經配置以與該耦合器(34)選擇性接合及脫離之一遠端面(32)。
  4. 如請求項1之圓柱鎖(10)，其中該致動器(20)具有一驅動軸桿(22)，該驅動軸桿(22)之遠端被接收在一長度配接器(23)之一近端中，該長度配接器(23)具有被接收在該離合器(26)之一近端中之一遠端。
  5. 如請求項4之圓柱鎖(10)，其中該驅動軸桿(22)與該長度配接器 (23)滑動式地接合，且該長度配接器(23)與該離合器(26)滑動式地接合。
  6. 如請求項1之圓柱鎖(10)，其中該離合器(26)具有一遠端齒(28)，其可操作以進入及推抵形成於該凸輪(16)中之一凹部(29)。
  7. 如請求項1之圓柱鎖(10)，其中該耦合器(34)可不論該致動器(20)相對於該離合器(26)為任何角度定向而接合該手動元件(18)與該離合器(26)。
  8. 如請求項1之圓柱鎖(10)，其中該致動器(20)係可操作地連接至安置於該圓柱鎖(10)內之一減速齒輪馬達。
  9. 如請求項8之圓柱鎖(10)，其中該減速齒輪馬達(110)包括一內部齒輪(112)及一外部齒輪(114)，該外部齒輪(114)經配置以圍繞一旋轉軸而旋轉。
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