专利名称：电子锁机构及包含电子锁机构的锁的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子锁，更具体地说，涉及具有一种螺线管伺服机构的电子锁。
背景技术：
电子锁使用一种电气伺服机构来可逆地卡锁或解锁。在某些锁中，螺线管的芯棒起锁的锁栓或锁闩的作用。在另一些锁中，芯棒设计成可逆地防止独立的锁栓或锁闩运动。无论在哪种情况下，芯棒都是在电磁力和弹性元件的作用下执行一种线性运动或者旋转。
发明内容
本发明提供一种电子锁机构。按照本发明，锁机构包括一个凸轮，所述凸轮可在一个圆柱形孔中旋转。将锁扣或者锁梁插入锁中或是从锁中拔出都与凸轮的旋转相关联。在上述机构的锁定状态下，一个锁销防止凸轮旋转，并因此防止取出锁扣或者锁梁。在解锁的状态，不妨碍凸轮旋转，因此能取出锁扣或者锁梁。
在一种具有本发明机构的锁中，不再需要一种微型开关来检测锁扣的存在。因此，当锁处于解锁的状态时，机构可以进入一种备用方式，所述备用方式消耗很少的电力。另外，当螺线管的芯棒在它的伸展位置和收缩位置之间移动时，它不受到来自锁机构其它部件的摩擦作用，这减小了可能使用的螺线管尺寸。上述机构只要插入锁扣或者锁梁就进入锁紧状态，而不需要用钥匙或代码。
因此本发明提供一种用于电控机械锁的机构，所述机构包括一个锁扣或者锁梁，所述锁扣或者锁梁在一个孔中移动；一个凸轮，所述凸轮可在一个第一凸轮位置和一个第二凸轮位置之间旋转，在上述第一凸轮位置，锁扣或者锁梁在孔中的移动被阻止。而在上述第二凸轮位置，锁扣或者锁梁在孔中的移动不受阻碍。
一个锁栓，所述锁栓在一个第一锁栓位置和一个第二位置之间移动，在上述第一销位置凸轮旋转被阻止，而在上述第二位置凸轮旋转不受阻碍；及一个具有一芯棒的螺线管，所述芯棒具有一个稳定的伸展位置和一个稳定的收缩位置，在上述稳定的伸展位置防止锁栓移动，而在上述稳定的收缩位置锁栓移动不受阻碍。
本发明还包括一种电控机械锁，所述电控机械锁包括本发明的机构。锁可以是例如挂锁，门锁或抽屉锁。
为了理解本发明和了解它如何能在实际操作中实施，现在将参照附图，只作为非限制性例子说明一个优选实施例，其中图1示出供在一种电子锁机构中用的螺线管；图2示出按照本发明一个实施例所述的一种电子锁机构；图3示出一种含有按照本发明一个实施例所述的电子锁机构的挂锁；图4示出一种含有按照本发明一个实施例所述锁机构的门锁；图5示出一种含有按照本发明一个实施例所述的锁机构的抽屉锁；及图6示出另一种含有按照本发明一个实施例所述的锁机构的挂锁。
具体实施例方式
图1示出一种可以在本发明的锁机构中使用的螺线管12的结构。螺线管12包括一个外壳54，所述外壳54具有在圆柱形孔60内形成的一个电磁线圈56和一个永久磁铁58。一个压缩弹簧66推动芯棒14远离磁铁58。芯棒14具有两种稳定的状态一种头部64靠近磁铁58和弹簧66受压缩的收缩状态(在图1a中示出)，及一种头部64被推离磁铁的伸展状态(在图1b中示出)。
启动螺线管12以使芯棒14从它的伸展位置进入收缩位置，可以是启动电子锁技术中任何已知的机构。例如，螺线管12可以用一个键启动，或者通过将一数字代码输入一个与锁关联的键盘来启动。可供选择地，可以通过一种手持式电子编程的冲击装置(impacting device)输送一串经编码的冲击波。
图2示意性地示出一种按照本发明用于电子锁的锁机构10。在锁机构10中，一种锁闩式螺线管12具有一个芯棒14，所述芯棒14在一个孔15中在图2a中所示的一种稳定的伸展状态和图2b中所示的一种稳定的收缩状态之间移动。一个锁栓16的一端通过弹簧20连接到锁的外壳18上的一个连接点19上。弹簧20使锁栓16在孔21中偏离附着点19。锁栓16的另一端具有一个切口22。一个凸轮24可在一圆柱形孔26中旋转。凸轮24在沿其长度的一个或多个点处，具有一对切口，所述一对切口包括一个第一切口28和一个第二切口30。
图2a示出处于锁定状态的该机构。在这种状态下，凸轮24接合位于一圆柱形孔36中的锁扣或者锁梁34。芯棒14被卡闩在伸展状态。弹簧20处于拉伸状态。芯棒14防止锁栓16朝附着点19方向运动。处在图2a所示位置的锁栓16防止凸轮24旋转，凸轮24本身也防止锁扣或者锁梁34在孔36中运动。
图2b示出机构10处于一种解锁状态。在这种状态，芯棒处于它的收缩位置。在孔36中的锁扣或者锁梁34朝箭头38的方向的运动使凸轮24朝顺时针方向旋转。凸轮24的旋转将锁栓16顶着弹簧20推向附着点19方向，如图2c中所示。
可对机构10进行编程，以便在芯棒收缩之后在预定的时间(比如6秒钟)自动地使芯棒返回它的伸展位置。如果锁扣或者锁梁34在这段时间里已从孔36中移开，则机构10进入如图2c中所示出一种亚稳的“撑立(cocked)”状态，在该亚稳的“撑立”状态中，芯棒24处于收缩状态和伸展状态之间，并压靠在锁栓16上。凸轮24防止锁栓16运动离开外壳18。如果在这段时间里未移开锁扣或者锁梁34，则机构返回图2a中所示的锁定状态。
在机构10处于如图2c所示的撑立状态下，将锁扣或者锁梁34朝箭头40方向插入孔36将使机构10进入如图2a中所示的锁定构造。将锁扣或者锁梁34插入孔36中使凸轮24朝反时针方向旋转，在弹簧20的作用下使锁栓16移动远离外壳18。芯棒14的运动不再受锁栓16阻碍，因此芯棒14处于如图2a所示的伸展位置。这样可以只通过将锁扣或者锁梁34插入孔36就使该机构进入锁定状态，而不使用钥匙或编码。只需把锁扣或者锁梁34插入孔36，就足以使凸轮24反时针旋转1/8圈，以使锁栓16移动离开附着点19。锁栓16的这种运动将使凸轮24进一步旋转到如图2a中所示的位置，这也就把锁扣或者锁梁34进一步朝箭头40的方向拉，以便如图2a中所示与锁扣或者锁梁34相接合。
本发明的机构，不需要一种微型开关来检测孔36中锁扣或者锁梁34的存在。因此，在图2c所示的撑立状态下或在图2a所示的锁定状态下，电子装置处于一种几乎不消耗电力的备用方式。当锁栓16处于图2a中所示的位置时，在芯棒14和锁栓16之间有一个空间17，因此当芯棒14在它的伸展状态和收缩状态之间移动时，芯棒14不受到来自锁栓16的任何摩擦作用。这样减小了必需使用的螺线管12的尺寸。
图3a示出一种包括本发明的机构10的挂锁42，所述挂锁42通过给它输入一串经编码的冲击而解锁。挂锁42具有一个U形的锁扣34(在图3c中单独示出)，所述U形锁扣34接纳在两个孔36中。凸轮24在图3b中单独示出，它具有两对切口分别是第一切口28和第二切口30。挂锁42具有一个电子电路，所述电子电路包括电池73，一个对冲击敏感的传声器72，和一个带存储器的可编程控制器22。控制器适合于将传声器72所接受的信号解码，并将它们与存贮在存储器中的一种锁选取码进行比较。
挂锁42具有一个关联的产生冲击的电子钥匙76，所述电子钥匙76是一种手持式可编程的数据传输装置。钥匙包括一个冲击头78，所述冲击头78使用例如电磁、压电或磁致伸缩效应。钥匙76还包括一个带存储器的可编程控制器和电池。钥匙76设计成按照存贮在存储器中的钥匙选取码，产生一串经编码的脉冲状的冲击头78的高能冲击。在US 6,411,195中描述了对一串冲击进行编码的方法，这些方法包括在本文中作为参考文献。该钥匙可以具有一个数字键区，所述数字键区用于给钥匙选取码编程，或者可供选择地，选取码可以在一专用装置中编程。
为了打开挂锁42，用手将钥匙76推到外壳18的任何点处。通过键区输入一个钥匙选取码(数字)，并通过冲击头78将相应的一连串的冲击输送到外壳18的表面。可供选择地，钥匙选取码可以在存储器中预先编好程序或者预先拨号，在这种情况下，经编码的一连串的冲击可以通过按下键上的一个按钮触发。传声器72拾取挂锁内由冲击所产生的振动。将振动适当地进行处理并用控制器22解码，然后与控制器22的存储器中编好程序的锁选取码进行比较。在成功匹配后，控制器22激励螺线管12的线圈56，同时克服弹簧66的作用。当芯棒14的头部64接近磁铁58时，磁铁58将芯棒14闩锁在它的收缩状态，在该状态下凸轮24在孔26中自由旋转。现在可以用手移出锁扣或者锁梁34。
图4a示出一种包括机构10的门锁50。门锁50具有一些与挂锁42相同的部件，并且类似的部件用相同的标号表示。在门锁50中，外壳18例如用若干螺钉55牢牢固定到一扇门52上。锁梁34同样用螺钉55固定到附近的门框或墙壁54上。锁梁34，凸轮24和锁栓16在图4b中分开示出。门锁50的操作与挂锁42的操作相同。通过用钥匙76将经编码冲击序列输送到门52的任一侧上可以将门锁50打开。
图5a示出一种包括机构10的抽屉锁52。抽屉锁52具有与挂锁42和门锁50相同的部件，并且类似的部件用相同的标号表示。在抽屉锁52中，外壳18用若干螺钉(未示出)牢牢固定到前面抽屉面板57上，而锁梁34固定到抽屉框59上。图56单独示出了锁梁34。锁梁34具有一个带两个螺孔79的底板77。从底板77伸出的锁梁34的一部分81具有一种半圆形横截面83。图5c单独示出凸轮24。凸轮24具有第一槽28和第二槽30，所述第一槽28和第二槽30彼此在直径方向上反向。图5d示出当锁机构处于撑立状态时螺线管12、凸轮24和锁栓16之间的关系。在上锁期间，将锁梁34朝箭头85的方向推向凸轮24。这使凸轮24顺时针旋转，以使机构进入锁定状态，如图5e中所示。抽屉锁54可以通过用钥匙76将一编码的冲击序列输送到抽屉的前面板56打开。
图6示出包括机构10的第二种挂锁60，所述第二种挂锁60具有一种U形外壳18。挂锁60具有与抽屉锁52、挂锁42及门锁50相同的部件，并且类似的部件用相同的标号表示。挂锁60具有一种U形外壳18。凸轮和锁扣合并成一种称之为锁扣62的整体部件。孔36由一个通孔部分64和一个盲孔部分68组成，上述通孔部分64穿过外壳18的臂66，而上述盲孔部分68在外壳18的臂90中。挂锁60还包括一个在盲孔68端部处的堵塞92。锁扣62滑动旋转地放置在孔36中。
图6a示出挂锁60处于它的锁住状态，而图6b示出挂锁60处于它的解锁状态。锁扣62现在通过手用把手94旋转。旋转锁扣62使锁栓16移向附着点19。然后可以将锁扣62从孔36中取出。随着将锁扣从盲孔68中取出，堵塞92被弹簧94推到孔96上方，以防止锁栓16进入盲孔68。在图6c中，锁处于它的撑立状态。
为了将锁60锁上，把锁扣62插入通孔64并插入盲孔68，同时将堵塞92推出盲孔68。然后通过弹簧20将锁销16推入盲孔68，以接合锁扣62。
权利要求
1.一种用于电控机械锁的机构，包括一个锁扣或者锁梁，所述锁扣或者锁梁能在一个孔中移动；一个凸轮，所述凸轮可在一个第一凸轮位置和一个第二凸轮位置之间旋转，在上述第一凸轮位置锁扣或者锁梁在该孔中的移动被阻止，而在上述第二凸轮位置，锁扣或者锁梁在该孔中的移动不受阻碍；一个锁栓，所述锁栓能在一个第一锁栓位置和一个第二位置之间移动，在上述第一锁栓位置凸轮旋转被阻止，而在上述第二位置凸轮旋转不受阻碍；一个螺线管，所述螺线管具有一个芯棒，该芯棒具有一个稳定的伸展位置和一个稳定的收缩位置，在上述稳定的伸展位置锁栓移动被阻止，而在上述稳定的收缩位置中锁栓移动不受阻碍。
2.按照权利要求1所述的机构，还包括一个对冲击敏感的传声器；一个控制器，所述控制器设计成将由传声器所接收的信号解码，并与贮存在一个存储器中的解码信号进行比较，及在解码的信号与贮存在存储器中的信号之间成功匹配时启动螺线管；及一个产生冲击的电钥匙，所述产生冲击的电钥匙设计成对机构产生一串经编码的冲击。
3.按照权利要求1或权利要求2所述的机构，其中芯棒还具有一个撑立的位置，在所述撑立的位置中芯棒进一步压靠住锁栓。
4.一种电控机械锁包括按照上述权利要求其中之一所述的机构。
5.按照权利要求4所述的锁，是一种挂锁、门锁或抽屉锁。
6.按照权利要求5所述的挂锁，其中凸轮和锁扣合并成单个部件。
7.按照权利要求6所述的挂锁，还包括一个堵塞，一旦所述锁扣从该孔中移出所述堵塞防止锁栓移动到上述孔中。
全文摘要
一种用于电控机械锁的机构。该机构包括一个可在一个孔中活动的锁扣或者锁梁。一个凸轮可在一个第一凸轮位置和一个第二凸轮位置之间旋转，在上述第一凸轮位置锁扣或者锁梁在孔中的移动被阻止，而在上述第二凸轮位置锁扣或者锁梁在孔中的移动不受阻碍。一个锁栓在一个第一锁栓位置和一个第二位置之间移动，在上述第一锁栓位置凸轮旋转被阻止，而在上述第二位置凸轮旋转不受阻碍。一个螺线管具有一个芯棒，所述芯棒具有一个稳定的伸展位置和一个稳定的收缩位置，在上述稳定的伸展位置中锁栓移动被阻止，而在上述稳定的收缩位置中锁栓移动不受阻碍。
文档编号E05B67/06GK1809677SQ200480008587
公开日2006年7月26日 申请日期2004年3月7日 优先权日2003年3月6日
发明者伊兰·戈德曼 申请人:伊兰·戈德曼