Вращающийся блокирующий механизм, в частности для замочных цилиндров - RU2340754C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение касается вращающегося блокирующего механизма, предпочтительно для замочных цилиндров, используемых в электромеханических замках, которые приводятся в действие электромеханическим ключом, содержащим автономный источник электропитания, и которые содержат цилиндр, который заключен в традиционном механическом замке и который содержит статор, внутри которого расположен с возможностью поворота ротор с корпусом для одного такого ключа, который, когда его поворачивают, вызывает вращение ротора и его эксцентрика, предназначенного для отпирания замка, причем ротор имеет корпус для блокирующего болта, выполненного с возможностью втягивания одновременно с упомянутым статором, в котором заключен сам вращающийся блокирующий механизм, который в присутствии такого ключа вызывает выдвижение и втягивание блокирующего болта. Упомянутый ротор имеет элементы для передачи энергии и информации между двумя электрическими цепями.

Уровень техники

Замок, известный в этой области техники, описан в патенте FR 2808552 (Mutter), в котором речь идет о блокирующем механизме для электронных цилиндров, содержащем блокирующий болт, заключенный в роторе и предотвращающий его движение. Упомянутый болт удерживается заключенным в роторе посредством кулачка, приводимого в действие электродвигателем. При отпирании электродвигатель поворачивает упомянутый кулачок, освобождая болт и обеспечивая извлечение болта из его корпуса, что позволяет ротору вращаться, а замку срабатывать.

Еще один известный замок описан в патенте США 5628217 (Herrera), в котором речь идет об электромеханическом цилиндре, блокирующий механизм которого содержит блокирующий болт, заключенный в роторе и предотвращающий его движение. Упомянутый болт удерживается заключенным в роторе посредством электродвигателя, который приводит в действие кулачок, преобразующий вращательное движение электродвигателя в поступательное движение. Упомянутый кулачок сочленен с блокирующим болтом. Во время отпирания электродвигатель поворачивает упомянутый кулачок, извлекая болт из корпуса и давая пользователю возможность вращать ротор посредством ключа для открывания замка.

Еще один известный замок описан в патенте США 6227020 B1 (Lerchner), в котором речь идет о блокирующем устройстве, применимом для электронных цилиндров. Этот механизм содержит исполнительный элемент, управляемый электродвигателем, и блокирующий элемент, предотвращающий вращение ротора. Когда исполнительный элемент находится в деблокированном положении, движение блокирующего элемента возможно, и когда ротор вращается, он перемещает блокирующий элемент в определенное положение. Когда исполнительный элемент находится в блокированном положении, ротор, если его пытаются вращать, не может переместить блокирующий элемент, потому что этому препятствует исполнительный элемент.

Недостаток блокирующего механизма этого типа, описанного в вышеупомянутых патентах, заключается в том, что невозможно гарантировать блокировку ротора, если ключ уже вставлен в свое исходное положение и повернут относительно этого положения. Если корпус ротора не выровнен с блокирующим болтом, механизм не может обеспечивать движение, когда электродвигатель приводят в действие, чтобы запереть замок.

Таким образом, чтобы гарантировать запирание, электродвигатель приходится приводить в действие, когда ключ извлечен из корпуса ротора и находится в своем исходном положении. В противном случае болт остается снаружи корпуса ротора, позволяя ротору вращаться и оставляя замок открытым.

Еще один недостаток механизмов этого вида заключается в том, что они непригодны для использования в качестве блокирующей системы в электронном цилиндре, приводимом в действие электронным ключом, в котором подача электропитания цилиндра осуществляется от источника электропитания, встроенного в сам ключ. Причиной является то, что эти системы являются бистабильными, то есть они имеют два устойчивых положения, одно - блокированное, а другое - деблокированное. Переход из одного положения в другое обычно достигается за счет вращения электродвигателя. Следовательно, необходимо подвести энергию к двигателю, чтобы разместить его в соответствующем блокирующем положении и тем самым заблокировать механизм. Поскольку при извлечении ключа из ротора цилиндра извлекается и источник электропитания, подаваемого к цилиндру, становится невозможно привести в действие электродвигатель, чтобы запереть замок.

Основным недостатком механизмов, описанных в вышеупомянутых патентах, является необходимость привести в действие электродвигатель, чтобы заблокировать механизм и таким образом запереть замок. Если механизм цилиндра получает свое электропитание через электронный ключ, то при извлечении упомянутого ключа источник электропитания отключается. Следовательно, чтобы заблокировать механизм, нужно привести электродвигатель в действие посредством источника электропитания, заключенного в самом цилиндре.

Еще одним недостатком некоторых из описанных механизмов является то, что электродвигатель должен преодолевать трение некоторого типа во время своей работы. Это трение может вызывать износ деталей, из которых состоит механизм, или несрабатывание в случае избыточного трения.

Трение, присущее работе механизма, требует использования электродвигателей с подходящими механическими характеристиками, чтобы преодолеть такое трение. Это обуславливает повышенные затраты и более строгие ограничения, накладываемые на выбор требуемого типа двигателя.

Вышеупомянутые механизмы требуют очень высоких уровней точности во время изготовления, чтобы получить детали минимальных размеров, работающие без трения.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Механизм согласно настоящему изобретению содержит электродвигатель, блокирующий болт, совокупность инерционных вращающихся средств для преобразования вращения электродвигателя в прямолинейное движение вдоль оси блокирующего болта, средство накопления энергии упругой деформации, работающее в противофазе с движением втягивания блокирующего болта, и совокупность прямолинейных направляющих средств для осуществления рабочего движения выдвижения и втягивания блокирующего болта, при этом упомянутый электродвигатель электрически включается источником энергии ключа, вставляемого в его корпус ротора, а упомянутое инерционное средство преобразования вращательного движения содержит закрепленную вдоль оси вращающуюся опору, которая сочленена с валом электродвигателя, один инерционный вращающийся элемент или совокупность инерционных вращающихся элементов, которые совместно с электродвигателем приводят к увеличению инерционного количества движения относительно их общей оси вращения, когда скорость вращения увеличивается, исполнительный элемент, сочлененный с блокирующим болтом и выполненный с возможностью перемещения соосно с ним, средство преобразования вращательного движения в поступательное, расположенное между инерционными вращающимися элементами и исполнительным элементом, сочлененным с упомянутым болтом, причем упомянутое средство накопления энергии упругой деформации выполнено в виде сжимаемой винтовой пружины, которая установлена между подвижным исполнительным элементом, сочлененным с блокирующим болтом, и вращающейся опорой, прикрепленной вдоль оси к валу электродвигателя, а такое прямолинейное направляющее средство содержит, по меньшей мере, два направляющих вала или стержня, которые сочленены с одним из таких упомянутых элементов, как подвижный исполнительный элемент и вращающаяся опора, и проникают сквозь другой элемент в диаметрально противоположных положениях.

То есть предложенный механизм, по существу, содержит следующие элементы:

электродвигатель, который вращается при подаче на него электроэнергии;

преобразующий механизм, функция которого состоит в преобразовании вращательного движения электродвигателя в поступательное движение, совершаемое в направлении поступательного движения, что можно использовать для достижения деблокировки цилиндра; этот механизм дает минимальную инерцию вращения, когда скорость вращения минимальна; когда же скорость вращения увеличивается, детали, которые составляют преобразующий механизм, распределяются так, что их инерционное количество движения относительно оси вращения увеличивается, увеличивая инерцию вращения относительно такой оси вращения.

Преобразующий механизм состоит из следующих деталей:

вращающейся опоры, функцией которой является сообщение вращения электродвигателя всей преобразующей системе;

один или несколько подвижных инерционных элементов, расположенных таким образом, что при увеличении скорости вращения узла они распределяются таким образом, что их инерционное количество движения относительно оси вращения увеличивается;

исполнительный элемент, выполненный с возможностью поступательного движения в одном направлении, причем функцией этого элемента является перемещение блокирующего элемента;

передаточный элемент, функцией которого является передача вращательного движения инерционного элемента с преобразованием в поступательное движение исполнительного элемента вдоль направления поступательного движения; это движение можно использовать для деблокировки цилиндра;

блокирующий элемент, который выполнен с возможностью полного введения в корпус, расположенный в роторе цилиндра; упомянутый блокирующий элемент в своем блокированном положении предотвращает вращение ротора цилиндра ключом, а в своем деблокированном положении не препятствует вращению ротора цилиндра ключом;

возвратный элемент, выполненный с возможностью накопления механической потенциальной энергии в деформированном состоянии, причем функцией этого элемента является возврат исполнительного элемента преобразующей системы в его исходное положение.

Соединение этих элементов достигается следующим образом.

Вал электродвигателя и преобразующая система соединены посредством вращающейся опоры. Таким образом, когда электродвигатель вращается, вращается и преобразующий механизм.

Вращающаяся опора и инерционные элементы соединены таким образом, что опора сообщает свое вращательное движение упомянутым инерционным элементам и обеспечивает движение упомянутых инерционных элементов таким образом, что они увеличивают свое инерциальное количество движения относительно оси вращения, когда скорость вращения увеличивается.

Инерционные элементы и исполнительный элемент соединены через передающий элемент таким образом, что движение, обусловленное вращением инерционных элементов, преобразуется в поступательное движение исполнительного элемента.

Возвратный элемент установлен таким образом, что поступательное движение исполнительного элемента заставляет возвратный элемент деформироваться таким образом, что в этом возвратном элементе запасается механическая потенциальная энергия.

Исполнительный элемент и блокирующий элемент соединены друг с другом таким образом, что поступательное движение исполнительного элемента вызывает извлечение блокирующего элемента из корпуса ротора, что обеспечивает вращение последнего и гарантирует отпирание замка.

В соответствии с одним вариантом выполнения изобретения, поскольку инерционные вращающиеся элементы являются грузами одинаковой массы, упомянутое средство преобразования вращательного движения в поступательное состоит из нитей, количество которых равно количеству грузов и которые прикреплены к подвижному исполнительному элементу, проходя по прямой сквозь равное количество отверстий во вращающейся опоре, и каждая из которых имеет на своем конце один из этих грузов. В предпочтительном варианте количество этих грузов и нитей равно двум и они расположены в противоположных положениях относительно оси вращения.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом выполнения изобретения инерционные вращающиеся элементы являются грузами одинаковой массы, упомянутое средство преобразования вращательного движения в поступательное состоит из стержней, соединенных с упомянутыми вращающейся опорой и подвижным исполнительным элементом равным количеством первых шарниров, причем каждый из этих стержней имеет центральный второй шарнир, на котором расположен один из грузов. В предпочтительном варианте упомянутые инерционные вращающиеся элементы являются грузами одинаковой массы, упомянутое средство преобразования вращательного движения в поступательное состоит из стержней, соединенных с упомянутыми вращающейся опорой и подвижным исполнительным элементом посредством равного количества первых шарниров, причем каждый из этих стержней имеет центральный второй шарнир, на котором расположен один из грузов.

Основными преимуществами этого изобретения являются следующие.

В настоящем изобретении предложен блокирующий механизм для электронных цилиндров, в которых блокировка этого механизма гарантирована в любой ситуации. Система должна быть толерантной к отказам, то есть механизм должен гарантировать механическое запирание замка даже в случае отказа электронной части.

В предлагаемой системе используется электродвигатель для приведения механизма в действие. Механические характеристики электродвигателя не критичны для хорошей работы механизма в ходе операций запирания и отпирания, а это гарантирует экономию затрат при выборе электродвигателя.

Кроме того, поскольку не требуется электродвигатель с какими-то определенными характеристиками, можно выбрать электродвигатель минимальных размеров, что позволяет сэкономить место, которого так мало в замках этого типа.

Предлагаемый механизм не нуждается ни в какой системе редукторов для кратного увеличения силы, прикладываемой электродвигателем, что упрощает механизм и приводит к экономии затрат.

Система должна гарантировать механическое запирание замка без необходимости включения электродвигателя. Иными словами, в случае обычного прекращения подачи энергии, питающей электродвигатель, механизм должен самостоятельно вернуться в блокированное положение.

Предложенная система обуславливает минимальное трение ее деталей во время работы. Таким образом, износ устройства оказывается минимальным и гарантируется увеличение срока службы цилиндра.

Краткое описание чертежей

Для ясности настоящего изобретения на прилагаемых чертежах показана предпочтительная форма его выполнения, представляющая собой пример, являющийся просто иллюстративным, а не ограничительным.

На фиг.1 показан пример механизма, соответствующего изобретению, в исходном положении и в сечении, проведенном через середину, за исключением электродвигателя и его вала (1).

На фиг.2 показан пример механизма согласно фиг.1, но во включенном положении.

На фиг.3 показан вид сверху механизма согласно фиг.1 и 2, но без кожуха или ограждающего корпуса (11).

На фиг.4 показан второй предпочтительный вариант выполнения механизма, соответствующего изобретению, в исходном положении.

На фиг.5 показан механизм согласно фиг.4, но во включенном положении.

На фиг.6 показан вид сверху механизма согласно фиг.4 и 5.

Осуществление изобретения

Что касается перечисленных выше чертежей и приводимых на них позиций, то прилагаемые чертежи иллюстрируют два варианта выполнения изобретения в целях пояснения, а не в качестве ограничения.

На фиг.1 показан пример системы этого типа в исходном положении, причем основные ее элементы можно описать следующим образом.

Преобразующий механизм состоит из вращающейся опоры 4, соединенной с валом 1 электродвигателя. Упомянутая опора 4 имеет два диаметрально противоположных отверстия, через которые пропущены две независимые нити 3. На одном конце нитей (3) закреплены массивные детали, в дальнейшем грузы 2, которые являются инерционными элементами. Другой конец обеих нитей 3 прикреплен к подвижному исполнительному элементу 5 в диаметрально противоположных положениях. Подвижный исполнительный элемент 5 направляется в своем движении двумя направляющими валами или стержнями 10.

Передаточный элемент состоит из нитей 3.

Блокирующий элемент представляет собой цилиндрический болт 6, который соединен с подвижным исполнительным механизмом 5.

Восстанавливающий элемент для накопления энергии упругой деформации представляет собой спиральную пружину 8 сжатия, установленную между вращающейся опорой 4 и подвижным исполнительным элементом. При перемещении подвижного элемента в деблокированное положение упомянутая пружина сжимается и запасает механическую потенциальную энергию.

Работа механизма во время отпирания происходит следующим образом.

При подаче электроэнергии на электродвигатель его вал начинает вращение совместно с вращающейся опорой (4). Вращение упомянутой опоры вызывает вращение грузов (2), находящихся на концах нитей (3). Благодаря воздействию центробежной силы упомянутые грузы (2) проявляют тенденцию к отделению в диаметрально противоположных направлениях, отделяясь от оси вращения и увеличивая инерционное количество движения всего инерционного элемента.

При отделении грузов (2) инерционного элемента нити (3), которые их удерживают и соединены с подвижным исполнительным элементом, проявляют тенденцию к перемещению упомянутой опоры вдоль длины вала электродвигателя с приближением к вращающейся опоре (4).

Движение подвижного исполнительного элемента (5) вызывает извлечение блокирующего болта (6) из корпуса ротора, обеспечивая вращение цилиндра и отпирание замка.

Сближение подвижного исполнительного элемента (5) и вращающейся опоры (4) вызывает деформацию пружины (8) и запас потенциальной механической энергии, а механизм при этом остается во включенном положении благодаря вращению электрического двигателя (1).

Движение подвижного исполнительного элемента вызывает извлечение блокирующего элемента из корпуса ротора, обеспечивая вращение цилиндра и отпирание замка.

На фиг.2 показана компоновка основных элементов описанного механизма, когда он находится во включенном положении.

Работа механизма во время запирания осуществляется следующим образом.

При отключении электроэнергии от электродвигателя 1 этот электродвигатель 1 не вращает вращающуюся опору 4.

Трение деталей, которые составляют всю систему, вызывает уменьшение угловой скорости всего узла.

При уменьшении скорости вращения грузов 2 уменьшается и центробежная сила, удерживающая грузы 2 отделенными от оси вращения. Уменьшение центробежной силы обеспечивает приближение грузов 2 к оси вращения, уменьшая их инерционное количество движения. Таким образом, нити 3, которые удерживают грузы и которые соединены с подвижным исполнительным элементом, больше не приближают подвижный исполнительный элемент к вращающейся опоре 4.

Механическая потенциальная энергия, запасенная в сжатой пружине возврата, создает тенденцию к отделению подвижного исполнительного элемента от вращающейся опоры 4.

Перемещение подвижного исполнительного элемента в его исходное положение вызывает введение блокирующего элемента в корпус ротора, предотвращая вращение ротора цилиндра и вызывая запирание замка.

На фиг.4 показан еще один пример системы этого типа в исходном положении, причем основные ее элементы можно описать следующим образом.

Преобразующий механизм состоит из вращающейся опоры 4, соединенной с валом электродвигателя и подвижным исполнительным элементом 5. К упомянутой вращающейся опоре 4 в диаметрально противоположных положениях прикреплены посредством двух шарниров 9 концы двух стержней или передаточных элементов 7 для преобразования вращательного движения в поступательное, причем крепление выполнено так, что стержни имеют возможность вращения относительно упомянутой опоры. На другом конце обоих стержней закреплены две детали одинаковой массы, в дальнейшем грузы 2, которые являются инерционными элементами. Концы обоих стержней или передаточных элементов 7 для преобразования вращательного движения в поступательное закреплены в подвижном исполнительном элементе 5 в диаметрально противоположных положениях посредством двух первых шарниров 9 таким образом, что стержни или передаточные элементы 7 для преобразования вращательного движения в поступательное получают возможность вращения относительно упомянутой опоры. Другие концы обоих стержней или передаточных элементов 7 для преобразования вращательного движения в поступательное сочленены посредством равного количества вторых шарниров 9а, к которым прикреплены вышеупомянутые грузы 2.

Передаточный элемент содержит шарнирные стержни или передаточные элементы 7 для преобразования вращательного движения в поступательное.

Блокирующий элемент выполнен в виде блокирующего болта 6, который соединен с подвижным исполнительным механизмом 5.

Восстанавливающий элемент выполнен в виде винтовой пружины 8 сжатия, установленной между вращающейся опорой 4 и подвижным исполнительным элементом 5. При перемещении подвижного элемента в деблокированное положение пружина 8 сжимается и запасает механическую потенциальную энергию.

Работа механизма во время отпирания происходит следующим образом.

При подаче электроэнергии на электродвигатель его вал начинает вращение совместно с вращающейся опорой 4. Вращение упомянутой опоры вызывает вращение грузов 2, находящихся на концах стержней или передаточных элементов 7 для преобразования вращательного движения в поступательное. Благодаря воздействию центробежной силы грузы 2 проявляют тенденцию к отделению в диаметрально противоположных направлениях, отделяясь от оси вращения и увеличивая инерционное количество движения всего инерционного элемента.

При отделении грузов 2 инерционного элемента стержни или передаточные элементы 7 для преобразования вращательного движения в поступательное, которые их удерживают, проявляют тенденцию к перемещению подвижного исполнительного элемента 5 вдоль длины вала 1 электродвигателя с приближением к вращающейся опоре 4.

Движение подвижного исполнительного элемента 5 вызывает извлечение блокирующего болта 6 из корпуса ротора, обеспечивая вращение цилиндра и отпирание замка.

Движение подвижного исполнительного элемента 5 вызывает деформацию пружины 8 и запас потенциальной механической энергии, а механизм при этом остается во включенном положении благодаря влиянию вращения электрического двигателя 1.

Движение подвижного исполнительного элемента приводит к извлечению блокирующего болта 6 из корпуса ротора, обеспечивая вращение цилиндра и отпирание замка.

На фиг.5 показана компоновка основных элементов описанного механизма, когда он находится во включенном положении.

Работа механизма во время запирания происходит следующим образом.

При отключении электроэнергии от электродвигателя 1 этот электродвигатель 1 не вращает инерционную вращающуюся опору 4.

Трение деталей, которые составляют всю систему, вызывает уменьшение угловой скорости всего узла.

При уменьшении скорости вращения грузов 2 уменьшается и центробежная сила, удерживающая грузы 2 отделенными от оси вращения. Уменьшение центробежной силы обеспечивает приближение грузов (2) к оси вращения, уменьшая их инерционное количество движения.

Механическая потенциальная энергия, запасенная в сжатой пружине 8 возврата, создает тенденцию к отделению подвижного исполнительного элемента 5 от опоры 4.

Перемещение подвижного исполнительного элемента 5 в его исходное положение вызывает введение блокирующего болта 6 в корпус ротора, предотвращая вращение ротора цилиндра и вызывая тем самым запирание замка.

В описанных механизмах возможна следующая ситуация: при выключении системы ротор совершит вращение на некоторый угол таким образом, что блокирующий болт 6 окажется не выровненным с его корпусом в роторе и тогда блокирующий болт 6 не сможет самостоятельно войти в ротор. В этом случае блокирующий болт 6 препятствует движению подвижного исполнительного элемента 5 вдоль оси.

В этой ситуации, поскольку вращение инерционного элемента прекращается, центробежная сила, которая поддерживает грузы 2 отделенными от оси вращения, а пружину (8) возврата сжатой, исчезает. Однако пружина 8 возврата не может разжаться, потому что подвижный исполнительный механизм 5 не может двигаться в направлении оси, так как блокирующий болт 6 не может самостоятельно войти в ротор.

При повороте ротора таким образом, что блокирующий болт 6 выровнен со своим корпусом ротора, пружина 8 возврата будет подталкивать вращающийся исполнительный элемент 5, который в свою очередь воздействует на блокирующий болт 6, вставляя упомянутый блокирующий болт 6 в его корпус и предотвращая вращение ротора. То есть для гарантии того, что замок полностью закрыт, ключ не обязательно должен быть вставлен, вместо этого действие физического извлечения ключа вынуждает систему переходить в ее запертое (заблокированное) состояние, при этом болт 6 попытается самостоятельно войти в свой корпус ротора при первой возможности; если же при извлечении ключа нет выравнивания между болтом 6 и его корпусом, то, как только будет сделана какая-то попытка повернуть ротор без ключа, требуемое выравнивание будет достигнуто и произойдет блокировка ротора вращением.

Реферат

Изобретение относится к вращающемуся блокирующему механизму, который предпочтительно предназначен для замочных цилиндров. Механизм содержит электродвигатель, блокирующий болт, инерционные вращающиеся средства, которые преобразуют вращение электродвигателя в прямолинейное движение вдоль оси вышеупомянутого блокирующего болта, средство накопления энергии упругой деформации, работающее в противофазе с движением втягивания блокирующего болта, и прямолинейные направляющие средства для обеспечения прямолинейной направленности рабочего движения выдвижения и втягивания блокирующего болта. Данный механизм гарантирует запирание замка даже в случае отказа его электронной части, кроме того, механизм не нуждается в системе редукторов для кратного увеличения силы, прикладываемой электродвигателем, что упрощает механизм и приводит к экономии затрат. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула