Електропривід замка

1 Електропривід замка, що має закріплені в спільному корпусі електродвигун, підключений до джерела енергії через блок керування, і механізм передачі зусилля відчинення-зачинення на щонайменше один запірний елемент, який відрізняється тим, що електродвигун виконаний реверсивним, а механізм передачі зусилля відчиненнязачинення виконаний на основі глобоїдного черв'яка, що жорстко зв'язаний з валом електродвигуна і встановленого на осі двоплечого важеля, що має жорстке плече, яке зачеплене з витками глобоїдного черв'яка, і пружне плече, яке служить засобом кінематичного зв'язку з запірним елементом 2 Електропривід за п 1, який відрізняється тим, що жорстке плече двоплечого важеля зачеплене з витками глобоїдного черв'яка через ролик, площина симетрії якого, що перпендикулярна геометричиїй осі обертання, включає радіуси зовнішньої і внутрішньої обвідних витків черв'яка 3 Електропривід за п 1, який відрізняється тим, що пружне плече двоплечого важеля виконано у вигляді стрижнеподібног пружини, у якої один кі нець жорстко зв'язаний з жорстким плечем двоплечого важеля, а другий кінець служить зазначеним засобом кінематичного зв'язку з запірним елементом 4 Електропривід за п 3, який відрізняється тим, що стрижнеподібна пружина виконана у вигляді щонайменше однієї плоскої" металевої пластини 5 Електропривід за п 3, який відрізняється тим, що стрижнеподібна пружина виконана з волокнистого анізотропного композиційного матеріалу з полімерним сполучним 6. Електропривід за п 3, який відрізняється тим, що стрижнеподібна пружина з боку контакту з запірним елементом замка оснащена опорним роликом 7 Електропривід за л 1, який відрізняється тим, що глобоїдний черв'як має вільні виходи з гвинтового паза з обох торців 8 Електропривід за п 1, який відрізняється тим, що довжина R жорсткого плеча двоплечого важеля відповідає умові R2 > R > R1 +0,5(R2-R1), де R1 - радіус зовнішньої обвідної витків глобоїдного черв'яка, R2 - радіус внутрішньої обвідної цих витків, а розмір 0,5 (R2-R1) дорівнює половині глибини паза в глобоїдному черв'яку Корисна модель відноситься до кінематичних схем і конструкції електроприводів на основі (мікро)електродвигунів Ці приводи призначені в основному для врізних і накладних переважно кодових замків, керованих безпосередньо по місцю їх установки або дистанційно Загальновідомо, що замки є виробами масового виробництва і використання і що надійність їх зачинення і зручність і швидкість відчинення істотно залежать від конструкції електропривода запірних елементів Бажано, щоб утримання таких елементів в одному з крайніх положень не було пов'язано з споживанням елект роенергії від вбудованого і/або зовнішнього джерела, поряд зі звичайним відчиненням-зачиненням замок давав можливості тривалого блокування запірних елементів в одному з крайніх положень і переключення між ними тільки по ДОВІЛЬНІЙ умовній команді і електроприводи замків і замки в цілому були якомога простіші, надійніші, безпечніші і доступніші за ціною й витратами на експлуатацію Виконати окремо узяті або деякі неповні комбінації цих умов неважко Так, загальновідомі приводи запірних елементів на основі щонайменше одного електромагніта, 1490 якір якого кінематичне зв'язаний з щонайменше одним запірним елементом {ригелем або гаком) або з блоком таких елементів. Вони швидко спрацьовують, споживають енергію тільки при вмиканні і прості у виготовленні й обслуговуванні. Однак очевидно, що при прямому жорсткому зв'язку якоря з запірними елементами замок можна легко відкрити після знеструмлення обмотки електромагніта Тому якорі електромагнітів звичайно з'єднують з запірними елементами через складні механізмизі стопорами [див., наприклад" US Patents № 1,471,455 і № 4,756,566; UK Patent Application № 2 255 368 А і опубліковані в «Кокай Токкё Кохо» акцептовані заявки Японії № 56-22888, 03.04.81 і № 57-66281, 22 04 85] У тому ж напрямку удосконалювання кінематичних схем блокування запірних елементів з приводом від електромагніта спочатку працював і винахідник [див. Міжнародну публікацію WO 97/05532 від 13.02.97]. Однак практика показала, що більш прості і зручні для блокування електроприводи замків можна створювати на основі (мікро)електродвигунів. Замки з такими «моторними» електроприводами усе частіше з'являються на ринку. Наприклад, фінська фірма «ABLOY» пропонує врізні моторні замки для суцільних дерев'яних і сталевих дверей. Однак електродвигуни постійного струму в складі приводів таких замків звичайно мають досить високу робочу напругу 24В і струм біля 0,ЗА, що небезпечно для користувачів у випадку пробою ізоляції. Тому частіше пропонують замки, електроприводи яких спрацьовують при напрузі 12В (див. рекламний проспект російської фірми «КОРН» із Санкт-Петербурга). З числа «низьковольтних» електроприводів до запропонованого найближчий електропривод замка ВІДПОВІДНО до заявки ФРН № 37 44 135. Він має закріплені в спільному корпусі електродвигун, підключений до джерела енергії" через блок керування, і механізм передачі зусилля відчиненнязачинення на щонайменше один запірний елемент Замки з такими електроприводами призначені переважно для транспортних засобів і працюють від акумуляторів При цьому. електродвигун має можливість обертання тільки в однім напрямку і оснащений редуктором, запірний елемент виконаний у вигляді поворотної вилки і взаємодіючих з нею стрижневого фіксатора положення «закрито» і стопора, блок керування і кінематичний ланцюг містять набір засобів, що при кожному вмиканні електродвигуна забезпечують рух ВИХІДНОГО вала редуктора тільки на півоберта При спрацьовуванні такого електропривода істотна частина енергії губиться на тертя численних кінематичних ланок, а у випадках переривання робочого циклу витрачена енергія губиться цілком Саме тому робочу напругу важко зробити менше 12В. Крім того, описаний електропривод складний і тому трудомісткий у виготовленні і недостатньо надійний. У основу корисної моделі покладена задача удосконаленням кінематичної схеми створити та 4 кий простий електропривод, що забезпечував би зниження експлуатаційних енерговитрат і тим самим надавав можливість спрацьовування при робочій напрузі менше 6В, яка може бути забезпечена від кількох малогабаритних автономних джерел живлення, використовуваних, наприклад, для енергопостачання у побутових електричних годинниках, плеерах, мікрокомп'ютерах і т. д. Поставлена задача вирішена тим, що в електроприводі замка, що має закріплені в спільному корпусі електродвигун, підключений до джерела енергії через блок керування, і механізм передачі зусилля відчинення-зачинення на щонайменше один запірний елемент, згідно з винахідницьким задумом електродвигун виконаний реверсивним, а механізм передачі зусилля відчинення-зачинення виконаний на основі глобоїдного черв'яка, що жорстко зв'язаний з валом електродвигуна, і встановленого на осі двоплечого важеля, що має жорстке плече, яке зачеплене з витками глобоїдного черв'яка, і пружне плече, що служить засобом кінематичного зв'язку з запірним елементом. Як видно зі сказаного, у запропонованому електроприводі між електродвигуном і запірними елементами замка є усього три кінематичних ланки, а саме, глобоїдний черв'як, що здатний з високим к К.Д. перетворювати обертання вихідного вала реверсивного електродвигуна в коливальний рух жорсткого плеча двоплечого важеля, саме це жорстке плече І пружне плече двоплечого важеля, що здатне накопичувати потенційну енергію при вигинанні і віддавати ЇЇ при зачиненні - відчиненні замка. Зменшення КІЛЬКОСТІ кінематичних ланок в електроприводі само по собі сприяє зниженню споживання енергії, а можливість накопичення енергії в пружній ланці ще більш підсилює зазначений технічний результат Відповідно зростає надійність і спрощується виготовлення електропривода і замків на його основі Перша додаткова ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що жорстке плече двоплечого важеля зачеплене з витками глобоїдного черв'яка через ролик, площина симетрії якого, що перпендикулярна геометричній осі обертання, включає радіуси зовнішньої і внутрішньої обвідних витків черв'яка. Це дозволяє знизити тертя між витками черв'яка і зазначеного жорсткого плеча і, тим самим, зменшити знос у контактній парі і додатково зменшити витрати енергії при кожному спрацьовуванні електропривода. Друга додаткова відмінність полягає в тому, що пружне плече двоплечого важеля виконано у вигляді стрижьоподібної пружини, у якої" один кінець жорстко зв'язаний з жорстким плечем двоплечого важеля, а другий кінець служить зазначеним засобом кінематичного зв'язку з запірним елементом Це дуже зручно з погляду виготовлення і монтажу. Третя, додаткова до другої, ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що стрижнеподібна пружина виконана у вигляді щонайменше однієї плоскої металевої пластини Такі пружини можуть бути легко виготовлені з загальнодоступної пружинної сталі Четверта, додаткова до другої, ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що стрижнеподібна пружина виконана з волокнистого анізотропного композиційного 1490 матеріалу з полімерним сполучним. Такі пружини, у порівнянні з металевими, при тих самих розмірах мають підвищену жорсткість і стабільність їх характеристик при тривалій експлуатації. П'ята, додаткова до другої, відмінність полягає в тому, що стрижнеподібна пружина з боку контакту з запірним елементом оснащена опорним роликом. У цьому випадку на хвостовику запірного елемента може бути закріплена дугоподібна обойма, що дозволить зменшити втрати енергії при деформації пружини перед зачиненням або відчиненням замка. Шоста додаткова ВІДМІННІСТЬ полягає в тому, що глобоїдний черв'як має вільні виходи з гвинтового паза з обох торців. Це дозволяє обмежити довжину нарізної частини черв'яка розміром, що мінімально необхідний для вигинання пружини (тобто пружного плеча двоплечого важеля) і надійного зачинення-відчинення замка. Сьома додаткова відмінність полягає в тому, що довжина R жорсткого плеча двоплечого важеля відповідає умові R2 £ R & Ri + 0,5{R2 - Ri), де Ri - радіус зовнішньої обвідної" витків глобоїдного черв'яка, R2 - радіус внутрішньої обвідної цих витків, а розмір 0,5(R2 - Ri) дорівнює половині глибини паза в глобоїдному черв'яку. Це виключає вихід жорсткого плеча з зачеплення з витками черв'яка в інтервалі між його торцями. Далі суть корисної моделі пояснюється докладним описом конструкції і роботи електропривода замка з посиланнями на додані креслення, де зображені на: фіг.1 - один із можливих замків з електроприводом у положенні «відкрито»; фіг.2 - те ж, що й на фіг.1, у положенні «закрито»; фіг.З - кінематична пара «ведучий глобоїдний черв'як - відоме жорстке плече двоплечого важеля» (у збільшеному масштабі}. Електропривод (див. фіг. 1) змонтований у корпусі 1, що одночасно служить корпусом замка і звичайно виконаний у вигляді мгцноі" і жорсткої' переважно металевої коробки з щонайменше одною знімною стінкою. Електропривод має: реверсивний електродвигун 2, жорстко закріплений на одній з бічних стінок корпуса 1; ведучий глобоїдний черв'як 3, який: - жорстко зв'язаний з вихідним валом електродвигуна 2, - щонайменше консольно, а переважно з застосуванням додаткової опори 4, що оснащена не показаним особливо придатним підшипником кочення або ковзання, встановлений у корпусі 1 і - має переважно прямокутний гвинтовий паз, обмежений витками 5; важельний механізм 6 для передачі зусилля зачинення-відчинення на запірні елементи 7 (наприклад, на круглі або прямокутні в поперечному перетині ригелі, що установлені з можливістю зворотно-поступального переміщення в прорізах лицьової планки корпуса 1); за бажанням - стопорний механізм 8, що також встановлений у корпусі 1, блок 9 керування електродвигуном 2 і, за бажанням, датчик 10 положення запірних елементів 7 j/або зазначеного і позначеного далі важеля стопорного механізму 8. Важельний механізм 6 (див. там же) має" вісь 11, що жорстко закріплена в корпусі 1 (як правило, на тій ж бічній стінці, що й електродвигун 2), двоплечий важіль 12, що, у свою чергу, має: - цапфу 13 з отвором для посадки на вісь 11, - жорстке плече 14, що одним кінцем жорстко зв'язане (зокрема, виконано заодно) з цапфою 13, а другим кінцем (зокрема, за допомогою ролика 15, площина симетрії якого, що перпендикулярна геометричній осі обертання, включає радіуси зовнішньої і внутрішньої обвідних витків 4) введено в зачеплення з цими витками 4 ведучого глобоїдного черв'яка 3, і - пружне плече 16, що одним кінцем закріплено в цапфі 13, а другим кінцем кінематично зв'язано з запірними елементами 7. Це плече 16 служить акумулятором потенційної енергії при вигинанні і, відповідно, тягою під час відчинення і штовхальником під час зачинення замка. Звичайно воно є стрижне - подібною пружиною у вигляді щонайменше однієї плоскої металевої ппастини, а переважно - у вигляді щонайменше одного переважно круглого в поперечному перетині стрижня з анізотропного композиційного матеріалу з придатним, наприклад епоксидним або поліестерним, полімерним сполучним і арматурою зі скляного (для фібергласа), базальтового або вугільного волокна. Для надійної передачі тягового або штовхального зусилля протягом усього терміна експлуатації замка доцільно, щоб пружне плече 16 з протилежної цапфі 13 сторони мало контактний ролик 17, а на тильній стороні запірного елемента 7 або блока таких елементів зі спільним хвостовиком 18 була закріплена дугоподібна обойма 19. Стопорний механізм 8 (див. там же) має виконавчий елемент (власне стопор}, що, зокрема, може бути виконаний у вигляді двоплечого важеля 20, установленого на осі 21 на одній з бічних стінок корпуса 1. Для введення такого важеля 20 у робоче (стопорне) положення й утримання його в контакті з упорам на запірному елементі 7 або з тильною стороною блока запірних елементів 7 повинний бути передбачений автоматичний штов хальник, який простіше усього виконати у вигляд поворотної пружини 22 стиснення Один її кінеці зафіксований щодо корпуса 1, а другий кінець зче плений із виступом на важелі 20 (див. фігури 1 і 2' Для утримання важеля 20 у положенні «відкрито на жорсткому плечі 14 двоплечого важеля 12 мож бути закріплений виконаний звичайно у вигля; контактного ролика фіксатор 23. Доцільно, щоб: по-перше, глобоїдний черв'як 3 (див. фіг.І мав ВІЛЬНІ виходи з гвинтового паза з обох торців по-друге, довжина R жорсткого плеча 1 (включаючи ролик 15, якщо він установлений) ві, повідала умові R 2 £ R £ R i + 0,5(R2-Ri), де Ri - радіус зовнішньої обвідної витків 5 глобс дного черв'яка З, R2 - радіус внутрішньої обвідної цих витків 5, розмір 0,5(R2 - Ri) дорівнює половині глиби паза в глобоїдному черв'яку. Перше необхідно для вільного перескакуван 1490 кінця жорсткого плеча 14 (а в окремому випадку, ролика 15) по східчастим (через обрив крайніх витків) торцям під час вибігу вала електродвигуна 2. Друге необхідно для виключення радіального виходу жорсткого плеча 14 Із зачеплення з витками 5 у проміжку між торцями глобоїдного черв'яка 3. Зрозуміло, що імовірність такого виходу буде тим менше, чим ближче розмір R до розміру R2Блок 9 керування електродвигуном 2 може бути виконаний на стандартній загальнодоступній елементній базі, що добре відома фахівцям з систем керування. Очевидно, що він повинний, як мінімум, мати засіб подачі команд на вмиканнявимикання електродвигуна 2. У найпростішому випадку таким засобом може служити довільний придатний, наприклад кнопковий, вимикач, що вбудований між джерелом живлення й обмотками електродвигуна 2. У більш складному випадку такий вимикач може бути доповнений реле, що настроюється, за допомогою якого виробник або користувач замка (з урахуванням тривалості циклу відчинення або зачинення) буде задавати проміжок часу, достатній для спрацьовування електропривода. У ще більш складному випадку до складу блока 9 керування можуть бути введені довільні засоби завдання й розпізнавання, наприклад цифрових, ІКОНІЧНИХ або інших кодів, від правильного застосування яких буде залежати можливість вмикання електропривода щонайменше на відчинення замка. І, нарешті, не виключена така форма виконання блока 9 керування, що на додаток до засобів завдання і розпізнавання кодів буде містити засіб забезпечення доступу до них. Таким засобом зідкриття доступу до засобів кодування може, зокэема, служити монетоприймач для стягування їлати за кожне разове користування абонентсь:ою шухлядою в банку, коміркою камери схову, їлатною автостоянкою і т. д. Працює описаний електропривод у такий споіб. У вихідному положенні «відкрито» (див. фіг.1): електродвигун 2 виключений; ролик 15, розташований на жорсткому плечі 4, зафіксований на «моторному» торці глобоїдно) черв'яка 3 поза пазом; відповідно, жорстке плече 14 двоплечого ваеля 12 нерухомо і підпирає злегка вигнуте пружэ плече 16 так, що його контактний ролик 17 чеЇЗ дугоподібну обойму 19 фіксує блок запірних іементів 7 у зазначеному вихідному положенні; одне («верхнє») плече двоплечого важеля 20 опорного механізму 8 виведено з контакту з льдою стороною блока запірних елементів 7 і искує поворотну пружину 22, а друге («нижнє») ече цього важеля 20 утримується в такому небочому положенні (роликовим) фіксатором 23 жорсткому плечі 14 двоплечого важеля 12; При вмиканні електродвигуна 2 його вал обер; глобоїдний черв'як 3. Ролик 15 на жорсткому ЭЧ1 14 входить у паз цього черв'яка 3 і викликає зорот цапфи 13 і двоппечого важеля 12 у цілому ЇКОПО осі 11. Цей поворот супроводжується де 8 супроводжується деформацією (поперечним вигином) пружного плеча 16 у напрямку, протилежному лицьовій планці корпуса 1. При цьому контактний ролик 17 на кінці плеча 16 через дугоподібну обойму 19 виштовхує блок запірних елементів 7 Із корпуса 1 у положення «закрито» (фіг.2). У момент, коли ролик 15 на КІНЦІ жорсткого плеча 14 наблизиться до виходу з паза глобоїдного черв'яка 3, (роликовий) фіксатор 23 на тому ж плечі 14 вийде з зачеплення з «нижнім» плечем двоплечого важеля 20 стопорного механізму 8. Тоді ж «верхнє» плече цього важеля 20 під дією поворотної пружини 22, що розпрямляється, ввійде в контакт з тильною стороною блока запірних елементів 7 і зафіксує їх, Далі, під час вибігу електродвигуна 2 після вимикання живлення, ролик 15 вийде з паза глобощного черв'яка 3 і, перескакуючи по східчастому (через обрив крайнього витка) торцю, загальмує обертання вала електродвигуна 2 по інерції. Відчинення замка і повернення частин електропривода в положення «відкрито» перебігають у зворотному порядку при реверсуванні електродвигуна 2. Специфічна особливість роботи описаного електропривода полягає в наступному. При неможливості виходу запірних елементів 7 із корпуса 1 у положення «закрито» після вмикання електродвигуна 2, що трапляється, наприклад, при незакритих повністю дверях, поворот двоплечого важеля 12 приводить до акумулювання потенційно) енергії у вигнутому пружному плечі 16. Відповідно, жорстке плече 14 виходить із зачеплення з витками 4 глобо'їдного черв'яка 3, як у положенні «закрите», і звільняє двоплечий важіль 20 стопорного механізму 8, що «зависає» у проміжному положенні. Після зникнення перешкоди для виходу запірних елементів 7 із корпуса 1 пружне плече 16 двоплечого важеля 12 розпрямляється і «досилає» ці елементи 7 у положення «закрите», а «верхнє» плече двоплечого важеля 20 стопорить їх з тильно) сторони. Фахівцю зрозуміло, що можливі різні окремі уточнення І/або доповнення винахідницького задуму в межах, обкреслених формулою корисної моделі. Наприклад, зрозуміло, що: замість цапфи 13 в одній зі стінок корпуса 1 може бути виконаний виступ з отвором, а вісь 11 виконана як сполучний елемент двоплечого важеля 12; глобоідний черв'як 3 може бути виконаний з різних металевих сплавів переважно типу антифрікційноі латуні або бронзи або зі зносостійких полімерів різанням або литтям, а як реверсивний електродвигун 2 бажано застосовувати мікроелектродвигуни, що здатні працювати переважно на постійному струмі з переключенням електричних полюсів для реверса. Як ясно випливає зі сказаного вище, запропонований електропривод може бути легко виготовлений промисловим шляхом і широко використаний у довільних переважно кодових замках з довільними ж джерелами електроенергії. 10 Фіг. З ДЛ «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71