专利名称：使用电动机驱动动力螺杆的锁装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用电动机(马达)驱动的锁驱动器的锁装置。
背景技术：
普通的使用电动机驱动的锁驱动器的锁装置通常包括锥齿轮、齿条和小齿轮或离合器。但是此类驱动器可能笨重、不可靠而费用高。还有，其它的普通的锁装置使用电磁线圈。但是，这类装置的缺点是电磁线圈可能受突然冲击的影响。例如，受到突然冲击时，电磁线圈可能暂时退回而使门开锁。因此，使用电磁线圈的锁装置可能不安全。
使用电动机驱动的锁驱动器的普通锁装置通常使用在锁装置的电动机和其它部件之间驱动连接的柱塞或类似器件来实现锁装置的锁住和开锁。但是，这样一种构形可能形成作用在电动机轴上的力，因此或者使电动机从其支架上移动，或者损伤电动机。其次，使用电动机驱动的锁驱动器的普通锁装置通常做成弹簧加载的构形。但是，这样一种构形设计复杂，在装配锁装置时产生困难。此外，使用电动机驱动的锁驱动器的普通的锁装置当其处于锁住位置或开锁位置时通常没有传感装置。因此，如果电动机受到初始的激励而使锁装置处于锁住位置但锁装置部件功能失效而不能实现该锁住位置，那么该锁装置的使用人可能不会警觉到锁装置没有处于锁住位置。
因此本发明的一个目的是提供一种新颖的改进的锁装置，该锁装置使用一个电动机驱动的锁驱动器，而且设计简单，使用最少量的部件。
本发明的另一个目的是提供一种新颖的改进的锁装置，该锁装置使用一个可靠的电动机驱动的锁驱动器。
本发明的又一个目的是提供一种新颖的改进的锁装置，该锁装置使用一个高效利用空间的电动机驱动的锁驱动器。
本发明的另一个目的是提供一种新颖的改进的锁装置，该锁装置使用一个电动机驱动的锁驱动器，制造费用不贵。
本发明的又一个目的是提供一种新型的改进的锁装置，该锁装置使用一个电动机驱动的锁驱动器，其中该电动机基本上与由该锁装置的杆的转动而产生的力隔离。
本发明的另一个目的是提供一种新型的改进的锁装置，该锁装置使用一个不需要采用弹簧加载器件的电动机驱动的锁驱动器。
本发明的再一个目的是提供一种新型的改进的锁装置，该锁装置使用一个电动机驱动的锁驱动器，其中该电动机自动而持续地重新激励，直到锁装置进入锁住位置。
本发明的其它目的和优点将从本说明书中明显看出。
发明的公开从本发明可以得到上述和其它目的和优点，它们对于该技术领域的专业人员都是很明显的，本发明在第一方面针对一种锁装置，该锁装置包括一个壳体；一个可以转动地连接在该壳体上的杆，其中该杆有一个连接在其上面的心轴；一个固定在该壳体上的电动机，其中该电动机有一个轴；一个基本上圆柱形的构件，连接在电动机轴上并有一个螺线形延伸的槽；以及一个与该圆柱形构件的螺线形延伸的槽不可转动地螺纹啮合的配合构件(干涉部件)。该配合构件在锁住位置和非锁住位置之间移动。当电动机轴沿一个方向转动时该配合构件移入锁住位置，以防止该杆转动。当电动机轴沿一个相反方向转动时该配合构件移入非锁住位置，以允许该杆转动。
该基本上圆柱形的构件包括一个具有外表面的芯子。该螺线形延伸的槽包括一个从芯子外表面延伸的螺线形延伸的壁。该螺线形延伸的壁包括一对对置的基本上平坦的壁区段。该对置的壁区段最好是竖直的或接近竖直的，有一个相对于动力螺杆的转动轴线足够陡直的角度，以保证该配合构件的凸头当其啮合在螺线形延伸的槽内时不可能浮动(骑压)到壁区段上面和阻塞该配合构件的操作。该基本上圆柱形的构件还包括一对止挡。每个止挡位于该圆柱形构件的一个相应端部，用于设定一个该配合构件可以移动的最大距离。每个止挡包括一个基本上平的壁，从芯子沿径向伸出并与螺线形延伸的槽横切。因为每个止挡的壁是竖直的或相对于基本上圆柱形的构件的转动轴线是沿径向的，所以该配合构件的凸头当其接触止挡的壁时不能浮动到这些壁上面而从槽中移动。因此，该螺线形延伸的壁的对置的竖直的壁区段和每个止挡的竖直壁相互配合，以实现配合构件的完全止动而不阻塞配合构件的操作或使配合构件从螺线形延伸槽移动。
在一个有关的方面中，本发明针对一种锁装置，该装置包括a)一个壳体；b)一个可以转动地连接在该壳体上的杆，该杆有一个连接在其上面的心轴；c)一个固定在该壳体上的电动机，该电动机有一个轴；d)一个基本上圆柱形的构件，连接在电动机轴上并有一个螺线形延伸的槽和一个具有外表面的芯子，该螺线形延伸的壁包括一对对置的基本上平坦的壁区段，每个壁区段与另一壁区段并相对于一条与基本上圆柱形构件的转动轴线成径向的参考线成角度地离开；e)一个与该圆柱形构件的槽不可转动地螺纹啮合的配合构件，该配合构件在锁住位置和非锁住位置之间移动，当电动机轴沿一个方向转动时该配合构件移入锁住位置以防止该杆转动，当电动机轴沿一个相反方向转动时该配合构件移入非锁住位置以允许该杆转动；螺线形延伸的壁的壁区段形成足够的角度，以防止配合构件阻塞；以及f)一个连接在心轴上以便与其一起转动的锁心，该锁心包括一对沿径向延伸的齿，它们形成一个切口，当处在锁住位置时配合构件位于切口内以防止锁心转动，当处在开锁位置时配合构件位于切口外以允许锁心转动。
附图的简要说明本发明的特点确信是新颖的，而作为本发明特征的要素特别在附属的权利要求中提出。附图仅用于例示，并不按比例绘制。但是，本发明本身作为机构和操作方法，可以参考结合附图的详细描述而最清楚地理解，附图中
图1是本发明的锁装置的平面图；图2是沿图1中线2-2截取的视图；图3是沿图1中线3-3截取的视图；图4是沿图1中线4-4截取的视图；图5是图1中示出的锁尾的侧视立面图；图6是图1中示出的动力螺杆的侧视立面图；图7是动力螺杆的端视图，一部分省略以显示一个动力螺杆止挡；图8例示图6中示出的动力螺杆的齿轮杆；图9是图1中示出的电动机支架的透视图。
实施本发明的方式在描述本发明的优选实施例时，将参照图1-9，其中相同的标号指示本发明的相同部件。
本发明的锁装置可以称为“出口装置”，其中内手柄通常始终开锁，但外手柄可以锁住或开锁。因此，该出口装置的锁住功能仅影响外手柄。
参照图1-3，本发明的锁装置10总的包括壳体12、杆或手柄14(部分示出)和锁心16。杆14连接在心轴18上。心轴18与其它部件(未示出)如锁销螺栓等啮合。壳体12包括壁12a-d、前侧20与由前侧20和壳体壁12a-d限定的开放的内部区域22。肋13和15与壳体12形成一体并因此提供结构支承。肋17a和17b也与壳体12整体形成。在一个优选实施例中，壳体用黄铜之类金属材料制成。
参照图1和9，电动机托架24通过紧固件或螺钉26连接在肋17a和17b上，螺钉26通过孔28插入。托架24最好用一种不导电的材料制成。在一个优选实施例中，托架24用塑料制成。电动机30安置在由壁102、104和106限定的区域100内。电动机30用通过壁106中孔108插入的紧固件或螺钉连接。电动机30包括轴31(见图2)，该轴的延伸方向基本上平行于壳体12的纵轴线33。最好是，电动机30是一个小功率的d.c.(直流)电动机。
再参照图1和9，传感器开关32通过凸出部112、114连接在支架110上，凸出部112、114从支架110向上伸出并插入传感器开关32的对应孔中。传感器开关32安置在表面111上凸缘113和115之间。托架24包括从壁106伸出的挡块116和118。挡块116和118的用途将在下面讨论。
参照图1-3，电缆29电气连接在电动机触头34和传感器开关32上。接头36电气连接在电缆29上并将控制系统、控制器或电源(未示出)连接到电缆上。传感器开关32包括触臂38和一个可以压下的驱动器(未示出)，后者由触臂38的位置控制。这一特点将在下面详细讨论。
参照图1-3，动力螺杆40同轴地连接轴31并与其一起转动。在一优选实施例中，动力螺杆40压紧安装在轴31上。参照图6-8，动力螺杆40包括一个基本上圆柱形的构件，该构件有一个通过其中供承受电动机轴31用的孔42和一个螺旋状或螺线形延伸的槽或齿轮轨道44。槽44由齿46和芯子48的外表面形成。齿46从芯子48沿径向伸出。参照图8，每个齿46包括基本上平面而对置的(背对的)壁区段46a，后者与顶部46b邻接。对置的壁区段46a最好竖直或近于竖直，相对于动力螺杆40的转动轴线有一足够陡直的角度，以便保证突出部分60和62当其如下所述地与槽44啮合时不会浮动到壁区段46a上面而阻塞锁尾50的动作(下面讨论)。
对置的壁区段46a相对于虚线参考线A稍许成角度地互相离开。虚线参考线A对动力螺杆40的转动轴线为径向。在一个最优选的实施例中，在沿每个壁区段46a的任何点上，每个壁区段46a相对于参考线A成一个约为0°至10°之间的角度θ。齿46的这种构型的目的将在下面讨论。
在一个优选实施例中，端部40a和40b的边缘49和51分别倒角。动力螺杆40连接在轴31上，使端部40a靠近电动机30。动力螺杆40用不导电的材料制成。在一个优选实施例中，动力螺杆40用塑料制成。
参照图6，槽44以基本上平的壁45(用虚线示出)和47为界。壁45在槽44的与螺杆40的端部40a邻接的端部处形成，从芯子48沿径向伸出并与槽44横切。壁47在槽44的与螺杆40的端部40b邻接的端部处形成，从芯子48沿径向伸出并与槽44横切。壁45的竖直状态保证当突出部分62接触壁45时不会搭在壁45上。同样，壁47的竖直状态保证当凸出部60接触壁47时不会搭在壁47上。因此，沿径向的或竖直的壁45和47与近于竖直的壁区段46a配合而形成基本上方形的止动机构。当凸头60和62分别接触壁47和45时，每个止动机构的基本方形使锁尾50完全止动(下面讨论)，而使凸片60、62不会从槽44中移出，且不会阻塞(楔住)凸片60、62。
显然，锁尾50的阻塞或移动也会阻塞小功率电动机30。因此，可以理解，壁区段46a和壁45、47的构型不仅防止阻塞锁尾50，而且防止阻塞小功率电动机30。
参照图1-5，锁尾或配合构件50基本上为U型并包括部分52、54和56。在优选实施例中，锁尾50用金属如不锈钢制成。部分52、54和56的形状做成有切口或空间58。凸头或突出部分60和62互相对置地安置在切口58中并分别连接在部分52和56上。凸头60和62与动力螺杆40的槽44啮合并接触竖直的壁区段46a。锁尾50可以移动地安置在支架24的挡块116和118之间(见图9)，后者起锁尾50的导向件的作用。当锁尾50横跨动力螺杆40时，挡块116和118基本上消除锁尾50的侧向运动(沿与壳体12的纵向轴线33横交的方向)。齿46的壁区段46a的竖直状态防止凸头或突出部分60和62浮升到壁区段46a上面而从槽44移出。因此，壁区段46a的竖直性防止阻塞锁尾50的操作。挡块116、118与竖直的壁区段46a配合，使锁尾50实现平滑的线性运动而不会沿任何其它方向运动。
参照图1，内壁64和66分别从壳体壁12b和12c伸出，并被通道67隔开。通道67的宽度稍大于锁尾50的厚度T(见图4)并因此允许锁尾50通过通道67移动。在电动机轴31转动期间内壁64和66防止锁尾50转动。当锁尾50移动时，内壁64和66也引导锁尾50。当锁尾50横跨动力螺杆40上的最大距离时，锁尾50的一个相当大的部分并不安置在挡块116和118之间。这样，锁尾50有轻微程度的侧向移动，使得它能接触内壁64和/或66。因此，基本上所有作用在锁尾50上的力都转移到内壁64和/或66上而不会转移到电动机托架24或电动机30上。
参照图1-3，底座68整体形成于壳体12中，并有一个用于承受心轴18的孔70。锁16由底座68支承并有一个孔71，与底座68中的孔70同轴对准，用于接受心轴18。锁心16通过螺母72连接在心轴18上。心轴18连接在手柄或杆14上(部分示出)。因此，当手柄或杆14转动时，锁心16和心轴18也转动。螺钉74(见图1)通过螺纹啮合在底座68中形成的螺纹入口(未示出)中，以防止锁心16转动超过一预定角度。构件76枢轴式连接在杆77a上，后者紧固在锁心16上。弹簧79连接在构件76和杆77c之间。构件76与弹簧79相配合，在锁心16上保持一恒定的转动力，以便在杆14受到驱动后使其返回其起初或原始位置。螺钉74、构件76和弹簧79相配合，使锁心16能够顺时针转动。如果需要锁心16反时针转动，那么可以将螺钉74插入螺纹入口75，可以将构件76连接到杆77b上而将弹簧79连接在构件76和杆77d之间。
参照图1，锁心16包括沿径向延伸的齿78和80，后者形成切口或空间82。切82的尺寸可以装入锁尾50。锁尾50通常位于切口82内。这被称作“锁住位置”。当锁尾50位于切口82内时，锁心16不能转动，由此阻止心轴18因此也阻止杆14转动。因此，装有出口装置的门将从外部锁住。当锁尾50处于锁住位置时，由杆14施加于其上的力基本上全部转移到内壁64和66上而不传到动力螺杆40、电动机托架24或电动机30。
当锁尾50不位于切口82内时(“非锁住位置”)，锁心自由转动，从而使心轴18和杆14转动。虚线84代表当锁尾50处于非锁住位置时锁尾50的边缘位置。
当希望对出口装置开锁时，即允许门的外侧上的杆14转动时，用第一预定直流电压激励电动机30，使动力螺杆40沿第一方向转动，从而使锁尾50从切口82中退出，使得锁尾50的端部安置在虚线84处。动力螺杆40继续转动，直到突出部分或凸头60接触动力螺杆40的壁45。当突出部分60接触壁45时，锁尾50从切口82完全退出，由此使锁心16转动，从而使外手柄转动，以便从门的外侧将门打开。
当希望对出口装置锁住或重新锁住时，用第二预定直流电压激励电动机30，使动力螺杆40沿第二方向转动，从而使锁尾50插入或安置在切口82中(“锁住位置”)。动力螺杆40继续转动，直到突出部分62接触壁47。当突出部分62接触壁47时，锁尾50完全插入或安置在切口82中，由此阻止锁心16(或心轴18)转动。
第一转动方向与第二转动方向相反。第一和第二方向的转动是通过改变直流电压的极性来获得的。因此，当动力螺杆40沿第一方向转动时，加到电动机30上的直流电压具有第一极性，而当动力螺杆40沿第二方向转动时，加到电动机30上的直流电压具有与第一极性相反的第二极性。
如上所述，传感器开关32包括接触臂38。接触臂38是弹性的，在一优选实施例中，它用弹簧金属制成。当锁尾50从切口82退回时，锁尾50接触臂38，并迫使或推动接触臂38朝向电动机30。当锁尾50接触向着电动机30移动一预定距离时，接触臂38压下传感器开关32的驱动器。如果希望从外部锁住出口装置，就通过电缆29传送电力以激励电动机30，从而沿第一方向转动动力螺杆40，以便将锁尾50安置在切口82中。如果锁尾50不能返回“锁住位置”并保持不动，那么接触臂38将传感器开关32的驱动器保持在压下状态。当希望将锁尾50安置在其锁住位置中时，如果控制系统(未示出)检测传感器开关32的驱动器的驱动，那么该控制系统重新激励或将脉冲输给电动机30，直到锁尾50移入切口82。这样，传感器开关32和接触臂38监控锁尾50的“未锁住位置”，由此，如果(ⅰ)锁尾50被卡住(阻塞)，或(ⅱ)杆14转动，从而阻止锁尾50进入切口82时，则保证电动机30受到重新激励。
虽然上面结合一个特定的优选实施例具体地描述了本发明，但该技术领域的专业人员显然可以按照上面的描述进行许多替换、改型和变化。因此，附属的权利要求将包括任何落入本发明真实范围和精神实质内的此种替换、改型和变化。
权利要求
1．一种锁装置，它包括一个壳体；一个可以转动地连接在该壳体上的杆，该杆有一个连接在其上面的心轴；一个固定在该壳体上的电动机，该电动机有一个轴；一个基本上圆柱形的构件，连接在电动机轴上并有一个螺线形延伸的槽；以及一个与该圆柱形构件的螺线形延伸槽不可转动地螺纹啮合的配合构件，该配合构件在锁住位置和非锁住位置之间移动；当电动机轴沿一个方向转动时，该配合构件移入锁住位置以防止该杆转动，而当电动机轴沿一个相反方向转动时，该配合构件移入非锁住位置以允许该杆转动。
2．权利要求1所述的锁装置，其特征在于，该基本上圆柱形的构件包括一个具有外表面的芯子。
3．权利要求2所述的锁装置，其特征在于，该螺线形延伸的槽包括一个从芯子外表面延伸的螺线形延伸的壁。
4．权利要求3所述的锁装置，其特征在于，该螺线形延伸的壁包括一对对置的基本上平坦的和竖直的壁区段，它们充分地陡直，以防止该配合构件阻塞。
5．权利要求3所述的锁装置，其特征在于，该螺线形延伸的壁包括一对对置的基本上平坦的和竖直的壁区段，每个壁区段与另一壁区段成角度地分开并相对于一参考线成角度，该参考线沿基本上圆柱形的构件的转动轴的径向，这一对壁区段形成足够的角度，以防止配合构件阻塞。
6．权利要求5所述的锁装置，其特征在于，这些壁区段形成的角度在约0°和10°之间。
7．权利要求1所述的锁装置，其特征在于，该基本上圆柱形的构件还包括一对止挡，每个止挡位于该基本上圆柱形的构件的一个相应的端部，用于设定一个该配合构件可以移动的最大距离。
8．权利要求7所述的锁装置，其特征在于，每个止挡包括一个基本上平的壁，从芯子沿径向伸出并与所述螺线形延伸的槽横切。
9．权利要求8所述的锁装置，其特征在于，该基本上圆柱形的构件包括一个芯子而该螺线形延伸的槽包括一个螺线形延伸的壁，该螺线形延伸的壁包括一对对置的壁区段，它们足够地陡直，以防止配合构件的阻塞，这些壁区段和每个止挡的壁相互配合，以使止挡有一基本上方形的形状。
10．权利要求1所述的锁装置，其特征在于，该配合构件在锁住位置和非锁住位置之间的移动基本上是线性的。
11．权利要求1所述的锁装置，其特征在于，该配合构件包括一个基本上U形的主体部分，后者包括对置的两侧和一连续两侧的封闭端部。
12．权利要求11所述的锁装置，其特征在于，该对置的两侧和封闭的端部形成一个空间，其大小用于装入该基本上圆柱形的构件。
13．权利要求12所述的锁装置，其特征在于，配合构件的两侧在其自由端部设有向内延伸的突出部分，用于与基本上圆柱形的构件的对置两侧上的螺线形延伸的槽相啮合。
14．权利要求1所述的锁装置，还包括一个连接在心轴上供与其一起转动用的锁心，该锁心包括一对形成一切口的沿径向延伸的齿，当处于锁住位置时该配合构件位于切口内，以防止锁心转动，当处于非锁住位置时该配合构件位于切口外，以允许锁心转动。
15．权利要求1所述的锁装置，还包括一个供传感配合构件位置用的传感器，该传感器输出一个指示配合构件位置用的信号。
16．权利要求1所述的锁装置，其特征在于，该电动机与壳体电绝缘。
17．权利要求16所述的锁装置，还包括一个连接在壳体上的托架，用于支承电动机，该托架用一种不导电材料制造。
18．权利要求17所述的锁装置，其特征在于，该托架还包括一对对置的挡块，它们从托架伸出并平行于基本上圆柱形的构件的轴线，这些挡块在其间形成一个空间，配合部件可以移动地位于这些挡块之间。
19．权利要求1所述的锁装置，其特征在于，该壳体包括一个侧壁和一对内壁，该对内壁从侧壁伸出并由一通道隔开，配合构件可以在该通道内移动。
20．权利要求18所述的锁装置，其特征在于，所述通道做成这样的尺寸，使得当配合构件处于锁住位置时，由所述杆施加在配合构件上的力基本上全部转移到该对内壁上。
21．一种锁装置，它包括一个壳体；一个可以转动地连接在该壳体上的杆，该杆有一个连接在其上面的心轴；一个固定在该壳体上的电动机，该电动机有一个轴；一个基本上圆柱形的构件，连接在电动机轴上并有一个螺线形延伸的槽和一个具有外表面的芯子，该螺线形延伸的槽包括一个从芯子外表面上伸出的螺线形延伸的壁，该螺线形延伸的壁包括一对对置的基本上平坦的侧面，每个侧面与另一侧面成角度分开，每个侧面在其任何点上相对于与基本上圆柱形的构件的转动轴线成径向的参考线形成角度；一个与该圆柱形构件的螺线形延伸的槽不可转动地螺纹啮合的配合构件，该配合构件在锁住位置和非锁住位置之间移动，当电动机轴沿一个方向转动时该配合构件移入锁住位置以防止该杆转动，而当电动机轴沿一个相反方向转动时该配合构件移入非锁住位置以允许该杆转动，螺线形延伸的壁的两侧形成足够的角度，以防止配合构件阻塞；以及一个连接在心轴上以便与其一起转动的锁心，该锁心包括一对沿径向延伸的齿，它们形成一个切口，当处在锁住位置时配合构件位于切口内以防止锁心转动，当处在非锁住位置时配合构件位于切口外以允许锁心转动。
全文摘要
一种锁装置(10),包括:一个壳体(12);一个可以转动地连接在该壳体(12)上的杆(14),该杆(14)有一个连接在其上面的心轴(18);一个固定在该壳体(12)上的电动机(30),该电动机(30)有一个轴(31);一个基本上圆柱形的构件(40),连接在电动机轴(31)上并有一个螺线形延伸的槽;以及一个与该圆柱形构件(40)的螺线形延伸的槽不可转动地螺纹啮合的配合构件(50)。当电动机轴(31)沿一个方向转动时该配合构件(50)移入锁住位置,以防止杆(14)转动。当电动机轴(31)沿一个相反方向转动时该配合构件(40)移入非锁住位置,以允许杆(14)转动。
文档编号E05B47/06GK1211296SQ97192246
公开日1999年3月17日 申请日期1997年1月13日 优先权日1996年2月13日
发明者保罗·努涅斯 申请人:萨金特制造公司