Привод малогабаритного электромеханического замка
Привод малогабаритного электромеханического замка имеет: корпусной элемент; прикрепленный к нему реверсивный электродвигатель, имеющий контакты для подключения к контроллеру и выходной вал; одноступенчатый червячный редуктор, зубчатый сектор которого установлен в корпусном элементе на оси и имеет кривошип с двумя шипами; основную пружину, один конец которой кинематически связан с одним из шипов кривошипа и которая служит накопителем потенциальной энергии и толкателем; возвратную пружину, которая сцеплена одним концом с корпусным элементом, а вторым концом со вторым шипом кривошипа и предназначена для поддержания контакта зубчатого сектора с червяком; и ригель, установленный в отверстии корпусного элемента и соединенный со вторым концом основной пружины. Такой привод прост, удобен в изготовлении и надежен в эксплуатации. 2 з.п.ф.; 7 ил. (фиг.1)
Область техники
Полезная модель относится к конструкции приводов запирания/отпирания малогабаритных электромеханических замков, управляемых непосредственно по месту их установки или дистанционно и предназначенных для оснащения холодильных шкафов, продуктовых ларей, корпусной (особенно офисной) мебели, камер хранения, внутриквартирных дверей и т.п. устройств, имеющих по меньшей мере один неподвижный и по меньшей мере один подвижный элемент.
Уровень техники
Специалистам понятно, что приводы электромеханических замков должны удовлетворять таким требованиям, как надежность запирания, удобство и скорость отпирания, безопасность и экономичность эксплуатации.
Большинству из них соответствуют приводы на основе электромагнитов, якоря которых кинематически связаны с подвижными ригелями или крюками (см., например: US 1,471,455 и US 4,756,566). Такие приводы быстро срабатывают, потребляют энергию обычно при включении и просты в изготовлении и обслуживании.
Однако после обесточивания обмотки электромагнита любой замок с таким приводом можно легко открыть.
Поэтому приводы электромеханических замков на основе электромагнитов, как правило, снабжены стопорами подвижных запорных элементов (см., например: GB 2230550, GB 2255368, акцептованные заявки JP 56-22888 от 03.04.81 и JP 57-66281 от 22.04.85, ЕР 0542611, ЕР 0555123, WO 95/17570, WO 97/05532 и мн. др.).
Однако практика эксплуатации электромеханических замков показала, что их приводы предпочтительно изготавливать на основе реверсивных электродвигателей и, при необходимости, подходящих трансмиссий.
Пример такого привода известен из описания и чертежей полезной модели к патенту России 
79916. Известный привод имеет:
корпус с втулкой, которая ограничивает частично открытый сверху аксиальный проем для размещения ступенчатого ригеля, снабженного концевым (в частности, грибовидным) выступом для фиксации замка в положении «закрыто»,
стопорную серьгу, которая имеет относительно массивную нижнюю часть и относительно легкую верхнюю часть и подвешена в корпусе с возможностью возвратно-вращательного движения между положением «над проемом» для обеспечения свободного входа/выхода ступенчатого ригеля замка и положением «внутри проема» для стопорения концевого выступа этого ригеля,
прикрепленный к корпусу реверсивный электродвигатель, имеющий контакты для подключения к контроллеру и выходной вал, который ориентирован параллельно геометрической оси указанного проема и оснащен передачей «винт-гайка», винт которой связан с Z-образным толкателем верхней части серьги.
Электромеханический замок с таким приводом при закрытии дверцы автоматически запирается вследствие западания серьги под действием силы тяжести за закраину концевого выступа ригеля и остается запертым до включения привода поворота серьги вокруг оси.
Однако во многих случаях нужно длительное время удерживать замок в положении «открыто» и при этом многократно открывать-закрывать дверцу. Например, при загрузке холодильных шкафов их дверцы приходится на время подачи каждой очередной партии товаров прикрывать во избежание потерь энергии на охлаждение. При этом многократное запирание/отпирание дверец снижает производительность загрузки и существенно увеличивает расход энергии на питание двигателя.
Более совершенный привод запирания/отпирания малогабаритного электромеханического замка, который наиболее близок к предлагаемому далее приводу по технической сущности, известен из описания полезной модели к патенту России 99519. Этот известный привод имеет:
корпусной элемент, который может быть, по меньшей мере, частью корпуса замка,
прикрепленный к корпусному элементу реверсивный электродвигатель, имеющий контакты для подключения к подходящему контроллеру и выходной вал,
двухступенчатый редуктор, содержащий ведущее зубчатое колесо, посаженное на выходной вал электродвигателя, пару зубчатых колес, закрепленных на установленной в корпусном элементе общей оси, из которых большее колесо сцеплено с указанным ведущим зубчатым колесом, а меньшее колесо сцеплено с выходным зубчатым колесом, которое установлено в корпусном элементе на отдельной оси и имеет кривошип,
изогнутый шатун, один конец которого кинематически связан с кривошипом, а средняя часть свободно огибает ось вращения выходного зубчатого колеса,
пружину, которая одним концом присоединена ко второму концу изогнутого шатуна и служит накопителем потенциальной энергии и толкателем, и
ригель, который установлен в отверстии корпусного элемента и соединен со вторым концом указанной пружины.
Такой привод может срабатывать на отпирание или запирание замка только по внешним командам и, соответственно, надежно удерживать ригель в одном из крайних положений, что существенно снижает потребление энергии при загрузке или разгрузке холодильных шкафов.
Однако описанная выше трансмиссия на основе двухступенчатого редуктора и изогнутого шатуна оказалась чрезмерно сложной для малогабаритного электромеханического замка, неудобной в изготовлении и недостаточно надежной в эксплуатации.
Сущность полезной модели
В основу полезной модели положена задача усовершенствованием кинематической схемы трансмиссии создать существенно более простой (и потому более удобный в изготовлении и надежный в эксплуатации) привод малогабаритного электромеханического замка.
Поставленная задача решена тем, что привод малогабаритного электромеханического замка согласно изобретательскому замыслу имеет:
корпусной элемент, который может быть, по меньшей мере, частью корпуса замка,
прикрепленный к корпусному элементу реверсивный электродвигатель, имеющий контакты для подключения к подходящему контроллеру и выходной вал,
одноступенчатый редуктор, который имеет цилиндрический червяк, жестко связанный с торцом выходного вала электродвигателя, и зубчатый сектор, установленный в корпусном элементе на оси с возможностью возвратно-вращательного движения и имеющий кривошип с выступающими с обеих сторон сектора шипами,
основную пружину, один конец которой кинематически связан с одним из шипов указанного кривошипа и которая служит накопителем потенциальной энергии и толкателем,
возвратную пружину, которая сцеплена одним концом с корпусным элементом, а вторым концом со вторым шипом указанного кривошипа и предназначена для поддержания постоянного контакта зубчатого сектора с червяком, и
ригель, который установлен в отверстии корпусного элемента и соединен со вторым концом основной пружины.
Такой привод в сравнении с прототипом существенно более прост по конструкции и, соответственно, более удобен в изготовлении и надежен в эксплуатации.
Дополнительное отличие состоит в том, что цилиндрический червяк выполнен однозаходным, что еще более упрощает привод.
Еще одно дополнительное отличие состоит в том, что возвратная пружина выполнена в виде спиральной пружины кручения, которая имеет в средней части по меньшей мере один виток для скользящей посадки на тыльную часть оси зубчатого сектора. Это также дополнительно упрощает привод.
Краткое описание чертежей
Далее сущность полезной модели поясняется подробным описанием конструкции и работы усовершенствованного привода со ссылками на чертежи, где изображены на:
фиг.1 - общий вид привода малогабаритного электромеханического замка в положении «закрыто» (аксонометрическая проекция);
фиг.2 - вид привода спереди в положении «закрыто» (при свободной основной пружине и зубчатом секторе в одном из крайних положений, когда кривошип обращен в сторону ригеля);
фиг.3 - вид привода спереди в положении «закрыто» (при растянутой основной пружине и зубчатом секторе в другом крайнем положении, когда кривошип удален от ригеля, а ригель защемлен);
фиг.4 - вид привода спереди в положении «открыто» (при свободной основной пружине и зубчатом секторе в одном из крайних положений, когда кривошип удален от ригеля);
фиг.5 - вид привода спереди в положении «закрыто» (при полностью сжатой основной пружине и зубчатом секторе в одном из крайних положений, когда кривошип обращен в сторону ригеля, а ригель застопорен);
фиг.6 - вид привода сзади в положении «открыто» (при свободной основной пружине и зубчатом секторе в одном из крайних положений, когда кривошип удален от ригеля);
фиг.7 - вид привода сзади в положении «закрыто» (при свободной основной пружине и зубчатом секторе в другом крайнем положении, когда кривошип обращен в сторону ригеля).
Примечание. Термины «вид спереди» и «вид сзади» условны и относятся только к изображению привода на чертежах.
Наилучшие варианты воплощения изобретательского замысла
Независимо от конкретной формы выполнения отдельных частей и места монтажа предложенный привод малогабаритного электромеханического замка имеет (см. фиг.1).
корпусной элемент 1, который может быть, по меньшей мере, частью корпуса замка;
прикрепленный к корпусному элементу 1 реверсивный электродвигатель 2, имеющий не показанные особо контакты для подключения к подходящему контроллеру и не обозначенный особо выходной вал;
одноступенчатый редуктор, который имеет преимущественно однозаходный цилиндрический червяк 3, жестко связанный с торцом выходного вала электродвигателя 2, и зубчатый сектор 4, установленный в корпусном элементе 1 на оси 5 с возможностью возвратно-вращательного движения и имеющий кривошип 6 с не обозначенными особо шипами, выступающими с обеих сторон этого сектора 4;
основную пружину 7, один конец которой кинематически связан (например, спирально закрученной концевой частью, как показано на чертежах, или серьгой) с одним из шипов кривошипа 6 и которая служит накопителем потенциальной энергии и толкателем;
возвратную пружину 8, которая предпочтительно изготовлена в виде спиральной пружины кручения, имеющей в средней части по меньшей мере один виток для скользящей посадки на тыльную часть оси 5 зубчатого сектора 4 и сцепленной одним концом с корпусным элементом 1 (в частности, с не обозначенным особо упором как частью корпуса 1), а вторым концом со вторым шипом указанного кривошипа 6, и предназначена для поддержания постоянного контакта зубчатого сектора 4 с червяком 3; и
прямой (предпочтительно, но не обязательно круглый в поперечном сечении) ригель 9, который установлен в не обозначенном особо отверстии корпусного элемента 1 и соединен со вторым концом основной пружины 7.
В зависимости от размеров замка и, соответственно, от потребляемой мощности для питания обмотки электродвигателя 2 могут быть использованы низковольтные (с рабочим напряжением до 12 В) источники тока типа общедоступных батареек или аккумуляторов.
Основная пружина 7 имеет двойное назначение и способна работать как пружина растяжения (фиг.3) и как пружина сжатия (фиг.5).
Описанный привод работает следующим образом.
При включении по команде оператора реверсивного электродвигателя 2 его выходной вал поворачивает червяк 3 (см. фиг.1) в направлении, обеспечивающем запирание или отпирание замка.
В положении «закрыто» (см. фигуры 2 и 7) зубчатый сектор 4 практически выведен из зацепления с червяком 3, кривошип 6 находится в условно нижнем положении, то есть обращен в сторону ригеля 9, основная пружина 7 свободна, а возвратная пружина 8 взведена для удержания одного из крайних зубьев зубчатого сектора 4 в контакте с червяком 3.
При подаче команды на отпирание замка червяк 3 поворачивает зубчатый сектор 4 в направлении растягивания основной пружины 7. Если ригель 9 защемлен, например, между створкой двери и рамой дверного проема, как условно показано на фиг.3, то основная пружина 7 растягивается и запасает потенциальную энергию, необходимую для отпирания замка после освобождения ригеля 9 (см. фиг.4).
В положении «открыто» (см. фигуры 4 и 6) зубчатый сектор 4 также практически выведен из зацепления с червяком 3, кривошип 6 находится в условно верхнем положении, то есть максимально удален от ригеля 9, основная пружина 7 также свободна, а возвратная пружина 8 вновь взведена и удерживает другой крайний зуб зубчатого сектора 4 в контакте с червяком 3.
При подаче команды на запирание замка червяк 3 поворачивает зубчатый сектор 4 в направлении сжатия основной пружины 7. Если ригель 9 застопорен, как показано на фиг.5, например, не закрытой до упора створкой двери, то основная пружина 7 сжимается и запасает потенциальную энергию для запирания замка после освобождения ригеля 9 (см. фигуры 1 и 7).
Промышленная применимость
Малогабаритные электромеханические замки на основе предложенного привода можно массово изготовлять с использованием простейшего станочного парка и доступных комплектующих для последующего оснащения преимущественно холодильных шкафов и продуктовых ларей, выставочных стендов, корпусной (в особенности, офисной) мебели и других изделий.
1. Привод малогабаритного электромеханического замка, имеющий: корпусной элемент, который может быть, по меньшей мере, частью корпуса замка; прикрепленный к корпусному элементу реверсивный электродвигатель, имеющий контакты для подключения к подходящему контроллеру и выходной вал; одноступенчатый редуктор, который имеет цилиндрический червяк, жестко связанный с торцом выходного вала электродвигателя, и зубчатый сектор, установленный в корпусном элементе на оси с возможностью возвратно-вращательного движения и имеющий кривошип с выступающими с обеих сторон сектора шипами; основную пружину, один конец которой кинематически связан с одним из шипов указанного кривошипа, и которая служит накопителем потенциальной энергии и толкателем; возвратную пружину, которая сцеплена одним концом с корпусным элементом, а вторым концом со вторым шипом указанного кривошипа и предназначена для поддержания постоянного контакта зубчатого сектора с червяком; и ригель, который установлен в отверстии корпусного элемента и соединен со вторым концом основной пружины.
2. Привод по п.1, в котором цилиндрический червяк выполнен однозаходным.
3. Привод по п.1 или 2, в котором возвратная пружина выполнена в виде спиральной пружины кручения, которая имеет в средней части, по меньшей мере, один виток для скользящей посадки на тыльную часть оси зубчатого сектора.
