Цилиндровый дверной замок - RU2337220C2
Код документа: RU2337220C2
Чертежи
Описание
Область изобретения
Это изобретение относится к дверным цилиндровым замкам, и в особенности к электронным дверным замкам, которые открываются кодированным входящим сигналом.
Уровень техники изобретения
Цилиндровые замки широко известны и используются как запирающие механизмы в дверях, окнах, коробках, кейсах, комодах, сейфах, навесных замках, велосипедных замках и т.п. Механический цилиндровый замок имеет один или два механизма цилиндрической формы, вращаемые вставленным ключом, чтобы перемещать запирающий засов из двери в дверную коробку или обратно, тем самым запирая или отпирая дверь. Многообразие механических цилиндровых замков стандартизировано, чтобы обеспечить массовое производство и удобную замену и подгонку существующих дверей. Примеры стандартных механических цилиндровых замков, как, например, Европрофильный цилиндрический замок 1, Швейцарский цилиндр 2 и цилиндры Schlage® 3 и 4, показаны на фиг.1.
Также известны электронные замки. Некоторые электронные замки имеют клавиатуру панели управления около двери или на самой двери, которая используется, чтобы вводить код входа. Другие типы имеют считыватели магнитных карт для введения кода входа, которые используются в отелях и некоторых кондоминимумах. Некоторые из замков имеют усовершенствованные приемники и могут обслуживаться дистанционно, например дверные замки автомобилей. Электронные замки обычно обеспечивают более высокий уровень безопасности и удобства, чем механические замки, тем не менее для них требуется специально разработанные и произведенные замки, подача энергии и проводка. Они более дороги для установки и эксплуатации и более подвержены случайному или преднамеренному повреждению.
Известны попытки комбинировать преимущества электронных замков и механических замков, в особенности при подгонке существующих дверей с новыми электронными замками. В заявке US 2001/0027671 описана система, содержащая электронные цилиндры и электронные ключи. Электронный цилиндр не имеет блока питания, но имеет встроенный микропроцессор, чип памяти и электрические контакты в углублении, принимающем бородку ключа. Электронный ключ содержит батарею, чтобы обеспечивать работу цилиндра, и микропроцессор с памятью. Ключ действует так же, как ручка, поворачивая цилиндр в замке и открывая запирающий засов.
В публикации WO 99/61728 описан электронный цилиндровый замок, содержащий внутренний и внешний цилиндровые механизмы, батарею, сервомотор, управляющее устройство и механическое сцепление. Сервомотор и сцепление расположены в цилиндре между механизмами на ротационном кулачке, связанном с запирающим засовом. Электронный ключ для этого замка описан в публикации WO 97/48867. Кодированный сигнал передается через электрические контакты на бородке ключа и в углублении в цилиндровых механизмах. Обычно ни один цилиндровый механизм не сцеплен с ротационным кулачком. Когда ключ вставляется в один из механизмов, и кодированный сигнал распознается, сервомотор управляет сцеплением и подключает механизм к ротационному кулачку.
Хотя каждая из вышеуказанных конструкций имеет преимущества, желательно избежать некоторых недостатков, таких как электрические контакты или любые устройства введения кода, подверженные порче или преднамеренному повреждению, и т.п.
В публикациях WO 92/21844 и DE 4234321 A1 описан электронный цилиндровый замок, содержащий батарею, сервомотор, управляющее устройство и световод, размещенный вдоль оси цилиндра и достигающий внешней поверхности цилиндра (углубление для ключа). Ключ с батареей, микропроцессором и источником света вставляется в скважину, и подается кодированный световой сигнал. Сигнал проходит через световод к управляющему сенсору устройства, и после идентификации сервомотор размыкает цилиндр, который может теперь вращаться ключом, чтобы перемещать запирающий засов двери.
В патенте US 6411195 описана система передачи данных, включающая устройство передачи данных, имеющее возвратную ударную головку для доставки закодированной серии механических ударов к первой ударной поверхности элемента, передающего удар, такого как дверь, и устройство приема данных, имеющее чувствительный микрофон на второй поверхности элемента, передающего удар, для приема вибраций, полученных в результате серии ударов. Система передачи данных пригодна для использования в кодированных системах доступа.
Сущность изобретения
В соответствии с настоящим изобретением, предусмотрен цилиндровый замок для использования в качестве дверного замка, установленного в двери, имеющей внешнюю и внутреннюю сторону. Цилиндровый замок содержит внешний механизм, внутренний механизм и ротационный кулачок, обеспечивающие перемещение засова дверного замка, и сцепление для соединения вращением внешнего механизма с ротационным кулачком. Цилиндровый замок также содержит электронное устройство блокировки (EBD) и приводные средства для активизирования сцепления при открывающей команде из EBD, генерированной при получении открывающего сигнала, поданного с внешней стороны двери, тем самым обеспечивающего перемещение засова вращением внешнего механизма. Цилиндровый замок содержит внутреннюю ручку, прикрепленную к нему на внутренней стороне двери, причем EBD и приводные средства полностью размещены в этой внутренней ручке.
Внутренняя ручка является предпочтительно съемной с цилиндрового замка без необходимости демонтирования дверного замка, или двери, или любой их части. Внутренняя ручка прикрепляется к цилиндровому замку средствами прикрепления, доступными с внутренней стороны двери, вдоль поверхности, свободной от электрических контактов и свободной от любых соединений, предотвращающих отделение внутренней ручки от цилиндрового замка после того, как разомкнуты прикрепляющие средства.
Приводные средства представляют собой предпочтительно соленоид с двумя устойчивыми состояниями, обеспечивающий активизирование сцепления через стержень, расположенный по оси и проходящий со скольжением через внутренний механизм, между сцеплением и внутренней ручкой.
Предпочтительно открывающий сигнал кодируется, а EBD приспособлен, чтобы декодировать сигнал для сопоставления его с запрограммированным кодом доступа замка и для генерирования открывающей команды после сопоставления.
Цилиндровый замок согласно настоящему изобретению содержит также генератор сигнала, обеспечивающий подачу открывающего сигнала с внешней стороны двери. Генератор сигнала предпочтительно кодирует сигнал согласно ключевому коду доступа, запрограммированному в нем.
В одном варианте осуществления генератор сигнала является электронной панелью с клавиатурой, установленной на внешней стороне двери или установленной на внешнем механизме и приспособленной для использования как ручка, чтобы перемещать засов.
В другом варианте осуществления генератором сигнала является мобильный электронный ключ. Предпочтительно электронный ключ и внешний механизм выполнены так, чтобы обеспечивать сцепление друг с другом для вращения, благодаря чему электронный ключ может быть использован как ручка, чтобы перемещать засов. Электронный ключ может иметь бородку ключа, причем бородка ключа и внешний разъем выполнены, как в обычном механическом цилиндровом замке. В этом случае EBD и средства привода могут обеспечивать возвратное переключение в состояние, когда сцепление непрерывно активизировано, тем самым допуская использование электронного ключа как механического ключа и допуская использование механических ключей.
Электронный ключ может содержать клавиатуру для программирования ключевого кода доступа и для установки на внешний механизм, тем самым будучи пригодной как ручка для перемещения засова, так и как неподвижная панель клавиатуры для введения ключевого кода доступа в EBD.
Открывающий сигнал, используемый в цилиндровом замке согласно настоящему изобретению, может быть механическим вибрационным сигналом (звуковым или ультразвуковым), световым сигналом (видимый свет, инфракрасный или ультрафиолет) или радиосигналом; EBD содержит соответствующий сенсор, чтобы принимать открывающий сигнал.
В варианте осуществления цилиндрового замка, в котором открывающий сигнал является механическим вибрационным сигналом, генератор сигнала имеет ударную головку для передачи сигнала вибрации на внешнюю сторону двери. Ударная головка может быть электромагнитного, пьезоэлектрического или магнитострикционного типа.
В варианте осуществления цилиндрового замка, в котором открывающий сигнал является световым сигналом, дверной замок имеет световод для передачи светового сигнала от генератора сигнала к EBD. Световод может быть скважиной, проходящей между внешней и внутренней сторонами цилиндрового замка, или может быть частично светопередающим твердым телом, предпочтительно расположенным на оси внешнего и внутреннего механизмов. Световод может быть расположен в трубчатом стержне, проходящем по оси через внутренний механизм между сцеплением и внутренней ручкой.
Цилиндровый замок согласно настоящему изобретению может содержать ложную внутреннюю ручку, которая может быть прикреплена вместо внутренней ручки к EBD. Ложная внутренняя ручка выполнена так, чтобы в прикрепленном состоянии сцепление непрерывно активизировалось, тем самым временно допуская перемещение засова без открывающей команды.
Блокировка цилиндра согласно настоящему изобретению разработана как модульная структура. Все электронные управляющие цепи, сенсоры, приводы, батареи и т.п., сконцентрированы в одном съемном модуле, являющемся внутренней ручкой. Второй модуль является корпусом, вмещающим внутренний и внешний механизмы, ротационный кулачок и сцепление. Из-за особенности открывающего сигнала, передаваемого как вибрация через тело дверного замка или через световод или как радиоволны, второй модуль не имеет электрических или электронных частей, требующих связь с первым модулем. После монтажа второго модуля в двери первый модуль может быть закреплен на втором простыми винтами, болтами или другими средствами без разборки дверного замка и без разъединения или соединения сигнальных или электрических линий в дверном замке.
Модульность цилиндрового замка составляет значительное удобство при установке новых дверных замков или при подгонке имеющихся дверных замков. Модульность также предусматривает большую гибкость при изменении уровня доступа индивидуальных комнат посредством замены внутренних ручек.
Краткое описание чертежей
Для того чтобы понимать изобретение и видеть, как оно может быть выполнено на практике, предпочтительные варианты осуществления будут описаны только посредством неограничивающих примеров со ссылками на сопровождающие чертежи, где:
на фиг.1 изображен перспективный вид четырех стандартных механических цилиндровых замков, известных из предшествующего уровня техники;
на фиг.2 изображено сечение в разобранном виде цилиндрового дверного замка согласно настоящему изобретению, с незанятым внешним отверстием;
на фиг.3А изображен вид сверху сечения цилиндрового дверного замка на фиг.2, с занятым внешним отверстием;
на фиг.3B изображено частичное сечение цилиндрового дверного замка на фиг.3А, по линии B-B;
на фиг.4 изображен вид ручки дверного замка на фиг.1, с удаленным покрытием;
на фиг.5 изображен второй вариант осуществления цилиндрового дверного замка с постоянной электронной ручкой-панелью;
на фиг.6 изображен третий вариант осуществления цилиндрового дверного замка с механическим внешним цилиндровым механизмом и комбинированным ключом;
на фиг.7 изображен цилиндровый дверной замок в виде цилиндра швейцарского типа с использованием ложной внутренней ручки;
на фиг.8 изображен четвертый вариант осуществления цилиндрового дверного замка со световой передачей сигнала.
Подробное описание изобретения
Цилиндровый дверной замок 10 согласно настоящему изобретению, со ссылкой на фиг.2, 3А, 3В и 4, содержит ручку 12 в сборе, корпус 14 с внешним механизмом 16, внутренним механизмом 18, ротационным кулачком 20 и внешней кнопкой 22. Ручка 12 в сборе прикреплена к внутреннему механизму 18. Корпус 14 и ротационный кулачок 20 имеют размеры и форму стандартного цилиндрового замка и могут быть подогнаны к любому стандартному дверному замку. Стандартный дверной замок запирается засовом, который под действием ротационного кулачка 20 может выдвигаться в паз дверной рамы (дверной замок, засов и дверная рама не показаны). Следует отметить, что ручка 12 в сборе находится на внутренней стороне двери (со стороны комнаты), тогда как внешний механизм 16 и внешняя кнопка 22 выходят на внешнюю сторону (со стороны коридора или улицы).
Два механизма 16 и 18 размещены с возможностью поворота в корпусе 14 вместе с ротационным кулачком 20 и удерживаются на своих местах двумя крепежными болтами 24, обеспечивающими только поврот механизмов. Ротационный кулачок 20 сцеплен для поворота с внутренним механизмом 18 радиальным штырьком 25.
Внешний механизм имеет цилиндрическое углубление 28 и диаметральную щель 30, проходящую через углубление. C-образное скользящее сцепление 32 принимается в щели 30. Цилиндрическая сжимающая пружина 34 размещена в углублении 28, чтобы толкать скользящее сцепление 32 к внутреннему механизму 18. Внешняя кнопка 22 жестко установлена на внешнем механизме. Внутренний механизм 18 имеет диаметральную щель 38 и сквозное осевое отверстие 40. Скользящий стержень 42 размещен в осевом отверстии 40, примыкая к скользящему сцеплению 32.
Ручка 12 в сборе содержит полую ручку 44, установленную на внутреннем механизме 18 посредством винтов 45, и корпус 46. В нем размещаются батарея 48, запирающий привод 50 и электронное блокирующее устройство (EBD) 52. Ручка 44 имеет осевое отверстие для скользящего стержня 42.
Запирающим приводом 50 является соленоид с двумя устойчивыми состояниями. Он установлен в ручке 12 в сборе и содержит корпус 54 с электромагнитной катушкой 56 и постоянным магнитом 58, выполненным с цилиндрическим отверстием 60. Запирающий привод 50 дополнительно содержит арматуру 62, перемещающуюся в отверстии 60, с колпачком 64. Колпачок 64 примыкает к концу скользящего стержня 42. Сжимающая пружина 66 отталкивает арматуру 62 от магнита 58. Арматура 62 имеет два стабильных состояния: открытое состояние с колпачком 64, удаленным от магнита (как показано на фиг.2), и закрытое состояние с колпачком 64, примыкающим к магниту 58, и сжатой пружиной 66 (как показано на фиг.3А).
Когда цилиндровый дверной замок 10 находится в запертом состоянии (см. фиг.2), запирающий привод 50 открыт, пружина 66 прижимает колпачок 64, примыкающий к скользящему стержню 42 и скользящее сцепление 32 к внешнему механизму 16, преодолевая действие сжатой пружины 34. Тем самым сцепление 32 остается полностью снаружи щели 38 и полностью в щели 28. Внешний механизм 16 может только свободно поворачиваться кнопкой 22, не влияя на позицию кулачка 20. Таким образом, дверной замок не может быть заперт или открыт.
Когда цилиндровый дверной замок 10 находится в открытом состоянии (см. фиг.3А и 3B), запирающий привод 50 закрыт, а колпачок 64, притянутый магнитом 58, преодолевает действие сжатой пружины 66. Скользящий стержень 42 и скользящее сцепление 32 прижаты к внутреннему механизму 18 действием пружины 34. Тем самым сцепление 32 принимается в щели 38 и внешний механизм 16 поворачивается к внутреннему механизму 18 и, следовательно, к кулачку 20. Теперь поворот кнопки 22 обеспечивает также поворот кулачка 20, и дверной замок может быть заперт или открыт.
Переход между запертым и открытым состояниями дверного замка выполняется активизацией электромагнитной катушки 56 по команде из EBD 52. Относительная сила пружин 66 и 34 выбрана так, чтобы без любого магнитного усилия усилие расширенной пружины 66 было бы больше, чем усилие сжатой пружины 34, посредством чего дверной замок остается в запертом состоянии, показанном на фиг.2. Теперь, если катушка 56 возбуждена для создания магнитного усилия, дополнительного к усилию постоянного магнита 58, арматура 62 будет притянута к катушке 56, преодолевая действие пружины 66. Когда колпачок 64 подходит ближе к магниту 58, последний способен удерживать запирающий привод в закрытом состоянии и дверной замок незапертым, без дальнейшего воздействия электромагнитной катушки 56, так что катушка может быть отключена.
В закрытом состоянии запирающего привода, если катушка 56 возбуждена, чтобы создавать магнитное усилие, противоположное усилию постоянного магнита 58, арматура 62 и колпачок 64 будут вытолкнуты действием пружины 66 из постоянного магнита 58, тем самым переключая дверной замок в запертое состояние. Когда колпачок 64 находится далеко от магнита 58, последний не может притянуть колпачок даже без противоположного усилия электромагнитной катушки 56, так что катушка может быть отключена.
Электронное блокирующее устройство 52 включает приемник кодированного сигнала, как, например, чувствительный к воздействию микрофон 72 и программируемый контроллер с памятью. Контроллер приспособлен, чтобы декодировать сигнал, полученный микрофоном, и чтобы сравнивать его с кодом доступа замка, хранящимся в памяти. Контрольная система доступа, использующая цилиндровый дверной замок 10 с EBD 52, включает внешний источник кодированного сигнала, например электронный ключ 76, генерирующий удар. Преимущественно средой передачи сигнала является сам дверной замок и/или дверь. Код доступа замка может быть запрограммирован и перепрограммирован в памяти EBD посредством специального портативного устройства, использующего специальный код, передаваемый аналогичным ударным сигналом.
Электронный ключ 76 является ручным программируемым устройством передачи данных. Оно включает корпус 78 с числовой клавиатурой 80 на лицевой стороне и ударной головкой 86, которая является частью арматуры 88, принятой в катушке соленоида 90 и притянутой пружиной 92. Ключ 76 дополнительно содержит программируемый контроллер 94 с памятью и батареей 96. Ключ 76 предназначен для создания кодированных серий пульсирующих энергичных ударов по ударной головке в соответствии с ключевым кодом доступа, хранящимся в памяти. Способы кодирования серий ударов описаны в US 6411195, который включен посредством ссылки.
Во время работы ключ 76 толкается вручную в любую точку дверного замка или в саму дверь (см. фиг.2). Ключевой код доступа является вводом через клавиатуру 80, и соответствующая кодированная серия ударов посылается соленоидом 90 и арматурой 88 к поверхности двери. Кроме того, ключевой код доступа может быть пре-программируемым в памяти или пре-коммутируемым, в этом случае кодированная серия ударов может быть введена нажатием единственной кнопки на клавиатуре 80. Микрофон 72 принимает вибрации внутренней поверхности двери, полученные от ударов, нанесенных в дверь. Вибрации должным образом обрабатываются и декодируются контроллером EBD 52 и затем сверяются с кодом доступа замка, запрограммированным в памяти EBD 52. При успешном сопоставлении EBD 52 заряжает катушку 56, чтобы открыть цилиндровый замок, как объяснено выше. Теперь ручка 22 может быть повернута вручную, чтобы переместить засов дверного замка через внешний механизм 16, сцепление 32, внутренний механизм 18 и кулачок 20. В заранее определенном интервале времени EBD автоматически заряжает катушку 56, чтобы разъединить сцепление 32 и тем самым снова закрыть цилиндровый замок.
Генератор сигнала с ударной головкой может быть выполнен как постоянная панель клавиатуры для ввода кода доступа и может быть фиксированно установлен на любом желаемом месте внешней поверхности двери. Особый вариант осуществления показан на фиг.5, где панель клавиатуры, выполненная как внешняя ручка 100 с клавиатурой 102, постоянно установлена на внешнем механизме 16 вместо ручки 22.
Электронный ключ 76 с клавиатурой 80 может быть использован как временная панель клавиатуры и ручка. Для такого использования ручка 22 и ключ 76 могут быть образованы защелкивающимися или фиксирующимися элементами, чтобы гарантировать стабильную механическую связь между собой.
Электронный ключ может быть выполнен без числовой клавиатуры, только с кнопкой активизации. Ключевой код доступа в этом случае может быть запрограммирован и перепрограммирован в контроллере ключа известными методами, например магнитной записью или методами прожига EPROM.
Пример такого ключа показан в варианте осуществления цилиндрового замка 104, показанного на фиг.6. Электронный ударный ключ 105 включает ключевую бородку 106 и ручку 107 ключа и имеет только программируемый контроллер, ударную головку 86 и кнопку 108 активизации. Внешний механизм 110 цилиндрового замка выполнен с углублением 112, приспособленным для размещения бородки 106 ключа. В этом случае бородка 106 ключа и внешний механизм 110 могут иметь стандартную конструкцию механического цилиндрового замка, показанного на фиг.1 (предшествующий уровень техники), и ключ 105 должен быть комбинированным ключом для использования как в качестве электронного, так и механического ключа. Этот тип электронного цилиндрового замка позволяет устанавливать различные уровни доступа, переключая положение цилиндрового замка изнутри. Например, ключ на сборке 12 ручки может переключить цилиндровый замок в постоянное открытое состояние, где замок можно будет открыть механическими плоскими ключами с пригодной бородкой 106.
В зависимости от текущих нужд, вместо ручки кодированного доступа подобно ручки 12 в сборе с EBD 52, описанной выше, на внутреннем механизме 18 может быть установлена ложная ручка 114, как показано на фиг.7. Ложная ручка выполнена так, чтобы удерживать дверной замок в открытом состоянии с занятым сцеплением 32, и не содержит электронные устройства. Ложная ручка 114 может иметь механический ключ 116, чтобы соединять или разъединять сцепление 32, выталкивая стержень 42. Использование сменных ручек позволяет оперативно изменять доступность индивидуальных комнат в здании.
Особенностью передачи вибрационного сигнала является разработка цилиндрового замка в виде модульной структуры. Все контрольные цепи, сенсоры, сервомеханизмы (приводы), батареи и т.п. сконцентрированы в первом модуле, таком как внутренняя ручка 12. Вторым модулем является корпус 14 с механизмами 16 и 18, ротационным кулачком 20 и сцеплением 32. Второй модуль не имеет электрических или электронных частей, требующих связи с первым модулем. Третьим модулем является внешняя ручка, например внешняя ручка 100 или ручка 22. Три модуля могут быть соединены друг с другом простыми винтами, болтами или другими средствами без разборки дверного замка и без отсоединения или соединения сигнальных или энергетических цепей в дверном замке.
Например, второй модуль (корпус с механизмами) может быть установлен в дверь как гнездовой замок 120 с пластинками 122 и 124, обрамляющими замочную скважину, как показано на фиг.7. Первый модуль (внутренняя ручка) может добавляться оперативно. Это особенно выгодно для цилиндрового замка швейцарского типа (см. замок 2 на фиг.1), в котором корпус не может быть извлечен без демонтажа пластинок.
Преимущественно модульная структура со съемной бесконтактной ручкой может быть выполнена также с использованием других беспроволочных средств передачи сигнала, например света и радиоволн. На фиг.8 показан еще один вариант осуществления цилиндрового замка 130, где применяется источник света 132 в ключе 134 и световой сенсор 136, связанный с EBD 52. Источник и сенсор связаны световодом, содержащим сквозной канал 137 во внешнем механизме 16 и ручке 22, отверстие 138 в сцеплении 32, трубчатый стержень 140, отверстие 142 в колпачке 64 и зеркало 144. Ручка 22 выполнена с углублением 148, приспособленным для получения ключа 134.
Во время работы ключ 134 вставляется в углубление 148 так, что источник света 132 устанавливается вровень с каналом 137, и подается кодированный сигнал света. Световой сигнал достигает сенсора 136 через канал 137, трубчатый стержень 140 и зеркало 144. EBD 52 декодирует сигнал и открывает дверной замок, как объяснено выше.
Хотя представлены описания специфических вариантов осуществления, предполагается, что могут быть сделаны различные изменения без отклонений от объема настоящего изобретения. Например, блокирующий привод может включать электрический двигатель, световод может содержать прозрачное твердое тело, внутренняя ручка может быть размещена во внутреннем механизме посредством подходящих элементов и т.п.
Реферат
Изобретение относится к дверным цилиндровым замкам и в особенности к электронным дверным замкам, которые открываются кодированным входящим сигналом. Цилиндровый замок содержит внешний механизм, внутренний механизм, ротационный кулачок для перемещения засова дверного замка и сцепление для поворота внешнего механизма к ротационному кулачку. Цилиндровый замок дополнительно содержит электронное устройство блокировки (EBD) для приема открывающего сигнала, переданного с внешней стороны двери, и последовательно для генерирования и передачи открывающей команды средствам привода, обеспечивая перемещение засова поворотом внешнего механизма. Цилиндровый замок содержит внутреннюю ручку, прикрепленную к нему на внутренней стороне двери, причем EBD и средства привода полностью размещены во внутренней ручке. Сигнал передается электронным ключом или панелью и может быть механическим вибрационным сигналом, световым сигналом или радиосигналом. Изобретение позволяет избежать недостатков, присущих известным решениям в данной области, таких как электрические контакты или любые устройства введения кода, подверженные порче или преднамеренному повреждению. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 9 ил.
