Электромеханический замок - RU2741587C1

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к электромеханическому замку.

Уровень техники

Электромеханические замки заменяют традиционные замки. Дальнейшее усовершенствование необходимо для того, чтобы электромеханический замок потреблял как можно меньше электроэнергии, и/или для улучшения взломостойкости электромеханического замка, и/или для упрощения механической конструкции электромеханического замка.

В патенте ЕР 2813647 описан электромеханический замок.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного электромеханического замка.

В соответствии с аспектом настоящего изобретения предлагается электромеханический замок в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Примеры осуществления настоящего изобретения описаны ниже в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1 проиллюстрированы варианты осуществления электромеханического замка;

Фиг. 2, 3А, 3В, 3С, 3D, 4А, 4В и 5 иллюстрируют примерные варианты осуществления приводной головки и ведомого колеса; и

На фиг. 2А, 2В, 3А, 3В, 4А, 4В, 5А, 5В, 5С, 6А и 6В проиллюстрированы дополнительные примерные варианты осуществления электромеханического замка.

Осуществление изобретения

Следующие варианты осуществления представляют собой только примеры. Хотя в нескольких случаях в описании может быть указана ссылка на вариант осуществления, это не обязательно означает, что каждая такая ссылка относится к одному и тому же варианту (вариантам) осуществления, или что признак применим только к одному варианту осуществления. Кроме того, отдельные признаки различных вариантов осуществления могут быть скомбинированы для получения других вариантов осуществления. Кроме того, слова "содержащий" и "включающий" следует понимать, как не ограничивающие описанные варианты осуществления в том смысле, что они состоят только из упомянутых признаков, и такие варианты осуществления могут содержать также признаки/структуры, которые не были специально упомянуты.

Заявитель, iLOQ Оу, изобрел много усовершенствований для электромеханических замков, таких как описанные в различных патентных заявках и патентах Европы и США, включенных в настоящее описание в качестве ссылок для всех юрисдикций, где это применимо. Полное описание всех этих подробностей здесь не повторяется, но читателю рекомендуется обратиться к этим заявкам.

Теперь обратимся к фиг. 1, 6А, 6В, 6С, 7А, 7В и 7С, которые иллюстрируют примерные варианты осуществления электромеханического замка 100, и на которых показаны только те детали, которые являются существенными для настоящих примеров осуществления изобретения.

Электромеханический замок 100 содержит электронную схему 112, выполненную с возможностью считывания данных 162 из внешнего источника 130 и проверки соответствия данных 162 заданному критерию. В примерном варианте осуществления, помимо считывания, электронная схема 112 может также записывать данные на внешний источник 130.

Электромеханический замок 100 дополнительно содержит исполнительный механизм 103, содержащий приводную головку 109 с возможностью вращения под действием электрической энергии 160.

Электромеханический замок 100 также содержит механизм 104 управления доступом, содержащий ведомое колесо 101 с кулачками, и механизм 111 захвата, удерживающий ведомое колесо 101 неподвижным в запертом положении.

Механизм 104 управления доступом выполнен с возможностью поворота 152 пользователем.

Как показано на фиг. 2, приводная головка 109 содержит два штифта 210, 212, выполненных и расположенных таким образом, что один из штифтов 210, 212 находится в выемке между двумя кулачками 220, 222, 224, 226, 228 ведомого колеса 101.

При условии, что данные 162 соответствуют заданному критерию, приводная головка 109 поворачивает ведомое колесо 101 в открытое положение 400, посредством двух штифтов 210, 212, приводящих в движение кулачки 220, 222, 224, 226, 228 и преодолевая механизм 111 захвата, и, таким образом, обеспечивает для пользователя возможность поворота 152 механизма 104 управления доступом. Ведомое колесо 101 может вращаться вокруг оси 230.

Если извне электромеханического замка 100 приложено внешнее механическое усилие 172 взлома, приводная головка 109 остается неподвижной, за счет контакта по меньшей мере одного из штифтов 210, 212 по меньшей мере с одним из кулачков 220, 222, 224, и механизма 111 захвата, удерживающего ведомое колесо 101 неподвижным в запертом положении 200.

В примерном варианте осуществления внешнее механическое усилие 172 взлома создается во время несанкционированной попытки входа, при которой электромеханический замок 100 подвергают, например, ударным воздействиям молотка или вибрациям, вызванным другим инструментом.

В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 2, кулачки 220, 222, 224, 226, 228 занимают ограниченный сектор, соответствующий менее 360 градусов окружности ведомого колеса 101. Исполнительный механизм 103 выполнен с возможностью поворота приводной головки 109 из запертого положения 200 в открытое положение 400, таким образом, что приводная головка 109 вращает ведомое колесо 101 от одного конца (ЗАПЕРТ) ограниченного сектора к другому концу (ОТКРЫТ) ограниченного сектора.

В альтернативном примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 5, кулачки 220, 222, 224, 226, 228, 500, 502, 504 занимают 360 градусов ведомого колеса 101, и исполнительный механизм 103 выполнен с возможностью поворота приводной головки 109 из запертого положения 200 в открытое положение 400, так что приводная головка 109 вращает ведомое колесо 101 на 360 градусов один или более раз.

В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 2, 3А и 5, механизм 111 захвата содержит один или более постоянных магнитов 240, прикрепленных к ведомому колесу 101, и один или более ответных постоянных магнитов 242, прикрепленных к неподвижной части (такой как корпус 102 замка) электромеханического замка 100, и преодоление механизма 111 захвата содержит преодоление сил 300 магнитного поля между одним или более постоянными магнитами 240 и одним или более ответными магнитами 242.

Постоянные магниты 240, 242 расположены так, что они притягивают друг друга. Используются обозначения полюсов N для северного полюса и S для южного полюса, причем противоположные полюса (S-N) притягиваются друг к другу, в то время как одинаковые полюса (N-N или S-S) отталкиваются друг от друга. Соответственно, противоположные полюса постоянных магнитов 240, 242 обращены друг к другу.

В этом примерном варианте осуществления механизм 111 захвата может быть реализован путем выбора подходящих постоянных магнитов с соответствующими магнитными полями и силами из доступных на рынке. Постоянный магнит представляет собой объект, изготовленный из материала, который намагничен и создает свое собственное постоянное магнитное поле. Дополнительно, или в качестве альтернативы, в качестве одного или более постоянных магнитов 240 и одного или более ответных постоянных магнитов 242 могут быть использованы два полимагнита, содержащие коррелированные комбинации магнитов, запрограммированные для одновременного притягивания и отталкивания. При использовании полимагнита можно достичь более высокой удерживающей силы и сопротивления сдвигу. Кроме того, коррелированные магниты могут быть запрограммированы так, чтобы взаимодействовать только с другими магнитными структурами, которые были закодированы на ответную реакцию.

В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, электронная схема 112 осуществляет электрическое управление 164 механизмом 104 управления доступом.

В примерном варианте осуществления источник 114 электропитания обеспечивает питание 160 для исполнительного механизма 103 и электронной схемы 112.

В примерном варианте осуществления электрическая энергия 160 генерируется автономно в электромеханическом замке 100, таким образом, источник 114 электропитания содержит генератор 116.

В примерном варианте осуществления поворот 150 ручки 106 может осуществлять привод 158 генератора 116.

В примерном варианте осуществления, толкание 150 вниз дверной ручки 110 может осуществлять привод 158 генератора 116.

В примерном варианте осуществления поворот 150 ключа 134 в замочной скважине 108 или проталкивание ключа 134 в замочную скважину 108 может осуществлять привод 158 генератора 116.

В примерном варианте осуществления поворот 150 ручки 106 и/или толкание 150 вниз дверной ручки 110 и/или поворот 150 ключа 134 в замочной скважине 108 может осуществлять механическое воздействие 152, например, вызывая поворот механизма 104 управления доступом (через исполнительный механизм 103).

В примерном варианте осуществления источник 114 электрического питания содержит батарею 118. Батарея 118 может быть одноразовой или перезаряжаемым аккумулятором, возможно, на основе по меньшей мере одной электрохимической ячейки.

В примерном варианте осуществления источник 114 электропитания содержит сетевую электроэнергию 120, т.е. электромеханический замок 100 может быть соединен с источником электропитания переменного тока общего назначения, либо непосредственно, либо через трансформатор напряжения.

В примерном варианте осуществления источник 114 электропитания содержит устройство 122 получения энергии, такое как солнечная батарея, которая преобразует энергию света непосредственно в электричество посредством фото гальванического эффекта.

В примерном варианте осуществления электрическая энергия 160, требуемая для исполнительного механизма 103 и электронной схемы 112, порционно импортируется из некоторого внешнего источника 130.

В примерном варианте осуществления внешний источник 130 содержит систему 132 дистанционного управления, соединенную проводным или беспроводным способом с электронной схемой 112 и исполнительным механизмом 103.

В примерном варианте осуществления внешний источник 130 содержит технологию 136 ближней бесконтактной связи ББС (от англ. NFC, Near Field Communication), содержащую также данные 162, то есть, смартфон или какой-либо другой пользовательский терминал хранит данные 162. ББС (NFC) является набором стандартов для смартфонов и аналогичных устройств для установления радиосвязи друг с другом при их соприкосновении или приведении их в непосредственную близость друг с другом. В примерном варианте осуществления технология 136 ББС (NFC) может быть использована для обеспечения 160 электрической энергии для исполнительного механизма 103 и электронной схемы 112. В примерном варианте осуществления смартфон или другое портативное электронное устройство 136 создает вокруг себя электромагнитное поле, и метка ББС (NFC), встроенная в электромеханический замок 100, заряжается этим полем. В качестве альтернативы, антенна со схемой сбора энергии, встроенная в электромеханический замок 100, заряжается этим полем, и заряд питает электронную схему 112, которая эмулирует передаваемые портативному электронному устройству 136 данные ББС (NFC).

В примерном варианте осуществления внешний источник 130 содержит ключ 134, содержащий данные 120, сохраненные и передаваемые с помощью соответствующих методов (например, шифрование, радиочастотная идентификация, iButton® и т.д.).

Как показано на фиг. 1, в примерном варианте осуществления электромеханический замок 100 может быть размещен в корпусе 102 замка, и механизм 104 управления доступом может осуществлять управление 154 защелкой (или запорной задвижкой) 126, которая осуществляет отведение 156 и выдвижение (например, в и из двери, оснащенной электромеханическим замком 100).

В примерном варианте осуществления корпус 102 замка выполнен в виде цилиндра замка, который может быть выполнен с возможностью взаимодействия с механизмом 124 защелки, приводящим в действие защелку 126.

В примерном варианте осуществления исполнительный механизм 103, механизм 104 управления доступом и электронная схема 112 могут быть размещены внутри цилиндра 102 замка.

Хотя это не показано на фиг. 1, генератор 116 может быть также размещен внутри цилиндра 102 замка.

Рассмотрим теперь более подробно фиг. 6А, 6В, 6С, 7А, 7В и 7С.

В примерном варианте осуществления исполнительный механизм 103 дополнительно содержит подвижный вал 510, соединенный с приводной головкой 109. В показанных примерных вариантах осуществления подвижный вал 510 является вращающимся валом.

В примерном варианте осуществления исполнительный механизм 103 содержит преобразователь 602, который принимает электрическую энергию и обеспечивает кинетическую энергию движения подвижного вала 510. В примерном варианте осуществления преобразователь 602 представляет собой электродвигатель, являющийся электрической машиной, преобразующей электрическую энергию в механическую энергию. В примерном варианте осуществления преобразователь 602 представляет собой шаговый электродвигатель, который может обеспечивать точные повороты. В примерном варианте осуществления преобразователь 602 представляет собой соленоид, такой как электромеханический соленоид, преобразующий электрическую энергию в кинетическую энергию движения.

В примерном варианте осуществления электромеханический замок 100 содержит корпус 102 замка, первую ось 600, выполненную с возможностью приема вращения 152, осуществляемого пользователем, преобразователь 602, узел 604, вмещающий ведомую шестерню 101, приводную головку 109 и вторую ось 606, постоянно соединенную с механизмом 124 защелки. В данном примерном варианте осуществления поворот 152 пользователем в разблокированном положении 400 исполнительного механизма 103 передается, посредством поворота первой оси 600 одновременно со второй осью 606, механизму 124 защелки, осуществляющему отведение 156 защелки 126. Однако также возможен "обратный" примерный вариант осуществления: первая ось 600 может быть постоянно соединена с механизмом 124 защелки, а вторая ось 606 может быть выполнена с возможностью приема вращения 152, производимого пользователем. Если применить этот альтернативный вариант осуществления к фиг. 1, это означает, что ручка 106 (или ключ 134 в замочной скважине 108 или дверная ручка 110) свободно вращается в запертом положении 260 исполнительного механизма 103, в то время как вращение заднего конца 606 блокировано, а в открытом положении 400 исполнительного механизма 103 вращение заднего конца 606 освобождено, и первая ось 600 и вторая ось 606 соединены друг с другом.

Поскольку общая конструкция электромеханического замка 100 раскрыта выше, перейдем к описанию его работы со ссылкой на фиг. 2, 3А, 3В, 3С, 3D, 4А и 4В.

На фиг. 2, 3А, 3В, 3С и 3D видно, что даже если извне электромеханического замка 100 приложено внешнее механическое усилие 172 взлома, приводная головка 109 остается неподвижной, за счет контакта по меньшей мере одного из штифтов 210, 212 по меньшей мере с одним из кулачков 220, 222, 224, и механизма 111 захвата, удерживающего ведомое колесо 101 неподвижным в запертом положении 200.

На фиг. 2 ведомое колесо 101 находится в запертом положении 200, причем два штифта 210, 212 приводной головки 109 находятся по обе стороны от кулачка 220 ведомого колеса 101. В этом положении внешнее механическое усилие 172 взлома не может вызвать перемещение ведомого колеса 101. Это обусловлено тем, что механизм 111, 240, 242 захвата удерживает ведомое колесо 101 неподвижным. Кроме того, форма кулачка 220 такова, что приводная головка 109 не может приложить достаточное усилие к ведомому колесу 101, чтобы переместить его.

На фиг. 3А показана ситуация, в которой внешнее механическое усилие 172 взлома оказалось достаточным для вращения приводной головки 109 таким образом, что два штифта 210, 212 оказались на обеих сторонах кулачка 222. Тем не менее, механизм 111 захвата (в данном примерном варианте осуществления силы 300 магнитного поля между двумя постоянными магнитами 240, 242) пытается удержать ведомое колесо 101 неподвижным. Как подробно показано на фиг. 3В, два штифта 210, 212 находятся на дугообразной поверхности 300 кулачка 222. Приводная головка 109 может поворачиваться, и ее штифты 210, 212 могут перемещаться по этой дугообразной поверхности 300, но она не может приложить достаточное усилие к ведомому колесу 101, поэтому ведомое колесо 101 остается неподвижным. На фиг.З 3 и 3D показано, что даже в этих крайних положениях приводная головка 109 все еще не может повернуть ведомое колесо 101. В примерном варианте осуществления форма каждого кулачка 220, 222, 224, 226, 228 такова, что он содержит дугообразную поверхность 300 с обеих сторон, заканчивающуюся плоской (не заостренной) вершиной.

С конструкцией ведомого колеса 101, показанной на фиг. 2, приводная головка 109 должна провернуться по меньшей мере на два полных оборота для того, чтобы повернуть ведомое колесо 101 из запертого положения 200 в открытое положение 400. Необходимая величина поворота может быть еще больше, поскольку ведомое колесо 101 может быть выполнено так, что в запертом положении 200 штифт 210 переводится в нижнюю часть первой выемки, смежной с первым кулачком 220, а в открытом положении 400 штифт 212 переводится в нижнюю часть последней выемки, смежной с последним кулачком 228. С конструкцией ведомого колеса 101, показанной на фиг. 5, стойкость ко взлому может быть еще больше, с учетом того, что ведомое колесо 101 должно повернуться на один полный оборот или даже множество оборотов, прежде чем механика блокировки будет приведена в такой порядок, что поворот 152 вызывает отведение 156 защелки 126.

На фиг. 4А и 4В показано, что при условии соответствия данных 162 заданному критерию приводная головка 109 поворачивает ведомое колесо 101 в открытое положение 400 посредством двух штифтов 210, 212, приводящих в движение кулачки 220, 222, 224, 226, 228, преодолевая механизм 111 захвата, и, таким образом, обеспечивая для пользователя возможность поворота 152 механизма 104 управления доступом.

Как показано на фиг. 4А и 4В, когда приводной головке 109 разрешено вращение под действием электрической энергии 160, ведомое колесо 101 эффективно вращается в открытое положение 400.

Для специалиста в данной области очевидно, что по мере совершенствования технологий концепция изобретения может быть реализована различными способами. Изобретение и его варианты осуществления не ограничиваются описанными выше примерными вариантами осуществления, а могут изменяться в пределах объема формулы изобретения.

Реферат

Предложен электромеханический замок. Исполнительный механизм (103) содержит приводную головку (109) с возможностью вращения под действием электрической энергии (160). Механизм (104) управления доступом содержит ведомое колесо (101) с кулачками и механизм (111) захвата. Приводная головка (109) содержит два штифта, выполненных и расположенных таким образом, что один из штифтов находится в выемке между двумя кулачками ведомого колеса (101). Для открытия приводная головка (109) поворачивает ведомое колесо (101) в открытое положение посредством двух штифтов, приводящих в движение кулачки, преодолевая механизм (111) захвата, и, таким образом, обеспечивает для пользователя возможность поворота (152) механизма (104) управления доступом. Если извне электромеханического замка (100) приложено внешнее механическое усилие (172) взлома, приводная головка (109) остается неподвижной за счет контакта по меньшей мере одного из штифтов по меньшей мере с одним из кулачков и механизма (111) захвата, удерживающего ведомое колесо (101) неподвижным в запертом положении Обеспечивается усовершенствование, при котором замок потребляет меньше электроэнергии, улучшается взломостойкость, упрощается механическая конструкции электромеханического замка. 3 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула