CN102953598B - 锁的电动机构 - Google Patents

Abstract

一种锁的电动机构，包括：马达、与马达连接的转轴，套装在转轴上的弹簧，设在转轴上的销，还包括滑块，滑块设有可装入轴和弹簧的框，框壁上设有用于限定转轴的孔槽，弹簧包括设在弹簧中部的形状为圆柱螺旋形的第一绕组，设在弹簧两端且与第一绕组同轴的端圈，设在第一绕组与端圈之间且相对于第一绕组外圆凸起的第二绕组，还可以在第二绕组和端圈之间设置与第一绕组同轴的第三绕组。第二绕组限定销的行程，通过第二绕组与第一绕组的过渡使马达起动时销可以顺利进入第一绕组的螺旋轨迹，同时借助于第二绕组与滑块框内壁的接触，阻止弹簧径向转动，第三绕组除了具有将弹簧限定在框内的作用外，还可缓冲非正常操作过程中销对弹簧造成的振动和冲击。

Description

锁的电动机构

技术领域

本发明涉及锁具，更具体地说，涉及具有电动机构的密码锁。

背景技术

现有的电动锁具，特别是程序控制的密码锁，为了节省空间和降低能耗，普遍采用微型马达驱动的锁离合机构。其中的技术方案之一是采用套在转轴上的螺旋弹簧和固定在转轴上的销钉，将马达转轴的旋转运动转化为弹簧与销钉之间的直线运动，进而推动或拉动锁的离合机构或闭锁机构动作，实现对锁具的控制。

美国专利US5018375(公开日：1991.3.28)揭示了一种用马达驱动的可以离合外部把手的锁具，其电动机构的结构特征是，马达轴上设有一横向的销，一个螺旋弹簧套于轴上，弹簧一个端头固定在离合盘上，弹簧另一端最后2匝缠紧在轴上，销正好位于相邻的弹簧匝之间。马达轴转动使销沿弹簧螺线移动至弹簧右端，此过程中弹簧对于销的作用是一个螺母，弹簧拉动离合盘接合；马达轴以相反方向转动使销沿弹簧螺线移动至弹簧左端位置，可以使离合盘分离。

专利号为ZL01243139(授权公告日：2002.5.15)的中国专利公开了锁用电机型滑板推拉位移机构，其结构特征是，传动轴上套有可轴向移动的滑块和可推动滑块移动的弹簧，弹簧两端沿径向伸入滑块的轴向槽中，传动轴中部固定有扁销，扁销两端沿径向伸设并可旋入弹簧相邻两圈之间，使弹簧随扁销正反转而在轴上来回移动。

与众多密码锁技术方案相同，上述技术方案采用的马达是普通微型直流电机。由于马达制造过程中存在的参数分散性，以及供电电池电压变化，其转速误差会很大，即使采用减速齿轮组和控制通电时间也很难控制转轴上的销的行程。因此大部分情况下，销都是行至弹簧端部(最后一圈)处，因没有螺旋线可沿，会在此处循环转动。

当销沿弹簧螺线作相对运动时，因弹簧受销压力而压缩，由此产生较大的摩擦，该摩擦又产生使弹簧跟轴转动的力。尤其在遇到非正常开锁或闭锁情况下，譬如离合机构动作尚未到位，此刻扳动锁把手，或者先扳住锁把手再在输入开锁命令，如此等等的常见的手动操作失误，均会造成由弹簧推动的滑块被卡，进而造成弹簧可能被完全压缩，此时摩擦力达到最大值，产生弹簧相邻圈挤压，不仅容易造成弹簧跟轴转动，还会使在马达反向启动时销不能进入弹簧螺旋轨迹，进而发生开锁或上锁故障。此外，在销位于一端极限位置后，接下来的动作就是销反向转动，由于没有设置缓冲结构，马达反向启动时销对弹簧的冲击使弹簧发生抖动或跳动，也会产生销在转轴改变转向后不能顺利进入弹簧螺旋轨迹的故障，造成锁的离合机构失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种动作可靠性高，结构简单合理的锁的电动机构。

本发明的技术方案如下：

一种锁的电动机构，包括：马达1、与马达连接的转轴3，套装在转轴上的弹簧4，设在转轴上且位于转轴中部的销5，还包括滑块2，该滑块设有可供装入轴和弹簧的框20，框壁上设有用于限定转轴的孔槽23和24。所述弹簧4包括：设在弹簧中部的形状为圆柱螺旋形的第一绕组40，设在弹簧两端且与第一绕组同轴的端圈45和46，设在第一绕组与端圈之间且相对于第一绕组外圆凸起的第二绕组43和44。

进一步的，可以在第二绕组与端圈之间设置与第一绕组同轴的第三绕组41和42，端圈的直径接近但小于滑块框20的宽度，并使端圈与第三绕组形成锥形弹簧。

优选地，弹簧4第二绕组43和44形状为直径小于第一绕组40直径的圆环形，其螺旋方向与第一绕组螺旋方向相反，可以将上述弹簧4第二绕组43和44对称设置，二者中心线之间的轴向投影角度差θ为70-90度，也可以将所述弹簧第二绕组43和44的中心线之间的轴向投影角度差设为180度。

优选的，弹簧4第二绕组43和44形状为V形，该V形一条边与第一绕组40相切，另一条边与第三绕组41和42相切，与第三绕组相切的两条边相互平行。

优选的，弹簧4第二绕组43和44形状为底部为圆弧直径小于第一绕组40直径的U形，弹簧第二绕组43和44对称设置，二者之间的轴向投影角度差θ为70-90度，还可以在滑块2的框20与第二绕组对应位置上设置缺口25和26，第二绕组的U形顶端的一部分伸进该缺口。

根据本发明技术方案，弹簧4装入滑块后，第二绕组43和44凸起顶点到第一绕组40轴线的垂直距离大于滑块内侧壁21和22到第一绕组轴线的垂直距离。

根据本发明技术方案，第二绕组43和44与第一绕组40之间具有过渡部分47和48，该过渡部分相对于第一绕组40的螺旋角α具有一个范围在3-7度的倾斜角β。

在本发明中，销5固定于设在转轴3的孔30内，销伸出轴的部分具有光滑外表面，伸出部分高于第一绕组40。

进一步的，所述销5由一根钢丝弯制而成，销两端为弯头51，钢丝的两端头位于销中部。可以将销5的一端设为环形50，另一端为弯头51，钢丝两端头位于销的中部。

优选的，将销5其中一个钢丝端头弯折成与销的轴线成锐角的弹性开口52。

在本发明中，在所述滑块2的框壁上所设孔槽23和24的断面形状为U型。

在本发明中，滑块2外表面设置凸起的翼27，用于与设在锁体内的位置侦测开关相配合侦测滑块的位置。

采用本发明的技术方案可以获得以下技术效果：

本发明弹簧第二绕组所具有的凸起形状，即可通过改变弹簧螺旋线限定弹簧与销相对运动的行程，也能在弹簧第一绕组完全压缩情况下，通过未压缩一端的第二绕组与第一绕组之间连续光滑的过渡以及该过渡部分与第一绕组第一圈具有的一个倾斜间隙，使销在反向转动时能顺利进入第一绕组的螺旋轨迹，同时借助于第二绕组与滑块内壁的接触使滑块对弹簧的径向转动限位，阻止弹簧跟轴转动，使电动机构动作的可靠性得以提高。

本发明的第三绕组在非正常操作锁的情况下可吸收缓冲马达起动和转向时销对弹簧产生的振动和冲击，还可以防止弹簧扭变或跳动，保证销顺利进入弹簧的螺旋轨迹，使销和弹簧之间的相对运动更加稳定可靠。

本发明的销由一根钢丝弯折而成，其伸出部分光滑无尖锐无毛刺，不仅避免划伤弹簧，而且省去了将销伸出部分成型或打磨的工作。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明弹簧、转轴和销装入滑块后的示意图；

图3是本发明电动机构装入锁盒内的示意图；

图4是本发明图3的A-A剖视图；

图5--图12是本发明弹簧的四种结构的立体图和轴向视图；

图13和图14是本发明两种滑块的结构示意图；

图15和图16是本发明两种销的结构示意图；

图17和图18是本发明滑块处在伸出位置和收回位置的示意图；

图19是本发明滑块处在收回位置，弹簧处在完全压缩状态的示意图；

图20是图17局部放大图；

图21是图19局部放大图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员能够进一步了解本发明，下面结合附图和实施例予以详细说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明由马达1，滑块2，转轴3，弹簧4和销5组成。马达1采用普通微型直流电机，与转轴3直接连接，转轴3上设有用于固定销5的孔30，弹簧4套装在转轴上，销5伸出部分位于弹簧4相邻的两圈之间。马达固定在锁盒6内，滑块2装在设置在锁盒6内的滑槽60中，滑槽对滑块2起到限定和导向作用，在本发明的实施例中，滑块一端设有一个实心部28，对锁舌的收回起阻挡作用。显而易见，滑块也可以与锁的其它零件连接或配合，构成锁的上锁/开锁控制机构或者锁的离合装置。

图5和图6示出了弹簧4的第一种结构，可以看出，两个凸起的第二绕组43和44是在弹簧第一绕组40两端处反方向地在第一绕组轴外绕制了一圈直径较小的圆环形，该圆环形与第一绕组之间具有连续光滑的过渡部分。从图6可以看出两个第二绕组对称分布，二者中心线之间的夹角θ在70至90度之间，在本实施例中θ设置为80度。弹簧装入滑块后，第二绕组外圆顶点到转轴中心的距离(也就是旋转半径)大于滑块框内侧壁面21和22到转轴轴线的垂直距离。显然，不论弹簧朝那个方向转动，总有一个第二绕组的外圆与滑块框内侧壁面21或22接触，起到阻止弹簧转动的作用。

图7和图8示出了弹簧4的第二种结构，与弹簧4的第一种结构基本相同，不同之处是将两个第二绕组43和44的轴向投影位置做了改变，从图8可以看出，两个第二绕组180度对称分布，第二绕组外圆顶点到轴心的距离(也就是旋转半径)大于滑块框内侧壁面21和22到轴心的垂直距离。在实际应用中使第二绕组靠近滑块框内壁的顶端部分与滑块框内侧壁保持适度的弹性接触，以起到阻止弹簧转动的作用。

图9和图10示出了弹簧4的第三种结构，从图中可以看出，第二绕组43和44呈V形，V形的两个边分别与它相连的第一绕组40和第三绕组41和42首圈相切，而且与第三绕组首圈相切的两个边相互平行，第二绕组V顶点到轴心的距离(也就是旋转半径)大于滑块框内侧壁面21和22到轴心的垂直距离。该结构的弹簧有两种装入滑块的方式，第一种是两条相互平行边分别与滑块框内侧壁平行装入，通过上述平行边与滑块框内侧壁的接触，防止弹簧径向转动；第二种是上述平行边与滑块框内侧壁垂直，通过上述平行边与锁盒6的滑槽60内侧壁的接触，同样可以阻止弹簧转动。

图11和图12示出了弹簧4的第四种结构，可以看出，第二绕组43和44呈U形，U形的底部是直径小于第一绕组40直径的圆弧，U形的两条边一条与第一绕组相切，另一条与第三绕组41和42首圈相切，两个U形中心线之间的夹角θ在70至90度之间，在本实施例中设置为80度。与上述几种弹簧结构不同的是，可以在滑块2对应于第二绕组43和44的位置上设两个对称的缺口25和26，使U形的一部分伸进滑块的缺口，以获得更好的阻止弹簧径向转动的效果。显然，不在滑块上设缺口，将与U形部分适当缩短，也会取得与弹簧第一种结构相同的效果。

从图5到图12所表示的弹簧4的几种结构中还可看出，与第二绕组43和44相邻的第三绕组41和42是与弹簧第一绕组40同轴正向绕制的，第三绕组的圈数可根据实际应用情况可设为1圈或更多，较好的方案是将第三绕组41和42与端圈45和46构成一段锥形弹簧，而且端圈(或锥形弹簧的大圈)的外圆直径接近但不超出滑块框的内部宽度，这样可以将弹簧4限定在框内，特别在非正常操作情况下可以起到阻止弹簧扭变或跳动的作用。

图13示出了滑块2的一种结构，框20容纳和限定弹簧4，另一个框29为转轴3相对滑块的位移留出空间，设在框壁上的U型槽23和24作为转轴3的导向孔，对轴的径向位移起限定作用。当然这个导向孔可以设置成圆孔形，但从装配便捷和简化生产加工方面考虑，采用U型槽更为经济。

图14示出了滑块2的另一种结构，与图13表示的滑块结构有两点不同之处：一是在滑块的一个框壁21对应于弹簧第二绕组43和44的位置上设置了缺口25和26，第二绕组顶部的一部分伸进该缺口，起到阻止弹簧径向转动的作用。当然，缺口也可以设在另一个框壁22对应的位置上，效果是相同的。二是在滑块上设置了一个凸起的翼27，其作用是与设在锁盒内对应位置的位置开关(机电式或光敏式)相配合，通过侦测滑块4的位置来判断锁舌的状态信息。

图15示出了销5的一种结构，销5是用一根钢丝弯制而成，两个弯头50和51成为销的两端，两个钢丝端头位于销的中部。转轴3上设有与销5过盈配合的孔30，装配后销的弯头50和51作为销与弹簧4接触的伸出部分。与直接剪切、车削加工而成的销相比，本发明的销5伸出部分光滑无尖锐棱角或毛刺，可以避免钩、挂和划伤弹簧，还省去了成型或打磨的加工工序。

图16示出了销5的另一种结构，除了一端弯头50形状为紧密圆环形外其余部分与图15表示的销相同。设置圆环形是为了方便定向安装。

在上述销5的两种结构中，可以将销5的一个钢丝端头弯折成与销的轴线成锐角的弹性开口52，使销在安装到轴孔30后有一个张开的力量，防止销从轴孔中的脱落，同时也可以降低对轴孔加工精度的要求。

以下结合图17和图18说明本发明的工作过程：

图17中滑块2处于伸出位置，销5处在第一绕组40右端与第二绕组44的过渡部分，要将滑块2移动至图18所示收回位置时，马达1及转轴3顺时针转动，销5从上述过渡部分进入弹簧第一绕组40后沿弹簧螺旋线继续转动，使位于销左端的第一绕组40逐圈地移动到销的右端，与此同时，弹簧受压缩推动滑块2向右移动，直到销5在第一绕组左端与弹簧第二绕组43过渡处因螺旋线方向改变，弹簧与销之间的直线位移被终止，销5在上述过渡部分只能循环转动而不能产生弹簧的直线位移，在此过程中，滑块2受弹簧40推动位移至收回位置。

反之，要将要将滑块从图18所示收回位置移动至图17所示的伸出位置时，马达1及转轴3逆时针转动，销5从第一绕组40左端与第二绕组43的过渡部分进入第一绕组的后沿弹簧螺旋线继续转动，使位于销5右端的第一绕组40逐圈地移动到销的左端，与此同时，弹簧40受压缩推动滑块2向左移动，直到销5在第一绕组右端与弹簧第二绕组44过渡部分因螺旋线方向改变，弹簧与销之间的直线位移被终止，销5在该过渡部分只能循环转动而不能产生弹簧的直线位移，在此过程中，滑块2受弹簧40推动位移至图17所示的伸出位置。

图19示出了本发明在非正常操作情况下滑块处于收回位置，弹簧被完全压缩的状态。从图中可以看出，因非正常操作滑块2被外力卡住，虽然弹簧4保持推动滑块2的压缩状态，但不能使滑块2移至伸出位置(正常情况下滑块2会移至图18所示的伸出位置)。此时第一绕组被完全压缩到滑块框左侧(弹簧4左端的第二绕组43和第三绕组41也被压缩)，此时靠近销一侧的第二绕组44和第三绕组42不被压缩，处于自由状态。同样的，若滑块2在伸出位置被卡住时，第一绕组被完全压缩到滑块框右侧(弹簧4右端的第二绕组44和第三绕组42也被压缩)，此时靠近销一侧的第二绕组43和第三绕组41不被压缩，处于自由状态。

从图20中可以看出，第二绕组44与第一绕组40之间的过渡部分48与第一绕组40的螺旋角α之间具有一个倾角β。同样，第二绕组43与第一绕组40之间的过渡部48与第一绕组40螺旋角α之间也具有这个倾角β。

如图21所示，当第一绕组40被完全压缩到滑块框右侧后，倾角β仍然保持不变，使得第一绕组40第一圈和过渡部分48之间有一个倾斜间隙70。当需要弹簧4恢复到如图17所示的正常状态时，使马达1反向转动，销5可以通过倾斜间隙70顺利进入还处在压缩状态的第一绕组的螺旋轨迹，使电动机构恢复到正常状态。显然，当第一绕组被完全压缩到滑块框右侧时的情形与上述情形是完全相同的。

需要指出的是，本发明实施例中列举的几种弹簧结构都具有上述倾角β及倾斜间隙，该倾角β在绕制弹簧4时可以根据实际需要予以设定，其范围在3到7度，本发明中该角度为5度。

从图17和图18以及图19还可以看出，在马达的每次启动的过程中，其转动方向是与上次相反的，所驱动的相对直线位移的方向与被压缩的弹簧第一绕组的释放力是一致的，尤其在非正常操作情况下，被压缩的弹簧第一绕组40的释放力达到最大，而第三绕组41和42可以缓冲由马达启动和第一绕组释放弹力所带来的冲击，使本发明电动机构运行更加平稳可靠。

Claims (18)

1.一种锁的电动机构，包括：

马达(1)、与马达连接的转轴(3)，套装在转轴上的弹簧(4)，设在转轴中部的销(5)，还包括滑块(2)，该滑块设有可供装入轴和弹簧的框(20)，框壁上设有用于限定转轴的孔槽(23，24)，其特征是：

所述弹簧(4)包括，设在弹簧中部的形状为圆柱螺旋形的第一绕组(40)，设在弹簧两端且与第一绕组同轴的端圈(45，46)，设在第一绕组与端圈之间且相对于第一绕组外圆凸起的第二绕组(43，44)。

2.根据权利要求1所述锁的电动机构，在所述第二绕组(43，44)和端圈(45，46)之间设有与第一绕组同轴的第三绕组(41，42)。

3.根据权利要求2所述锁的电动机构，所述端圈(45，46)直径接近但小于滑块框(20)的宽度并与第三绕组(41，42)形成锥形弹簧。

4.根据权利要求1所述锁的电动机构，所述弹簧(4)的第二绕组(43，44)形状为直径小于第一绕组直径的圆环形，其螺旋方向与第一绕组(40)的螺旋方向相反。

5.根据权利要求4所述锁的电动机构，所述弹簧(4)的第二绕组(43)和第二绕组(44)对称设置，二者中心线之间的轴向投影角度差θ为70-90度。

6.根据权利要求4所述锁的电动机构，所述弹簧(4)的第二绕组(43)和第二绕组(44)对称设置，二者中心线之间的轴向投影角度差为180度。

7.根据权利要求2所述锁的电动机构，所述弹簧(4)的第二绕组(43，44)形状为V形，该V形一条边与第一绕组(40)相切，另一条边与第三绕组(41，42)相切，与第三绕组相切的两条边相互平行。

8.根据权利要求1所述锁的电动机构，所述弹簧(4)的第二绕组(43，44)形状为底部为圆弧直径小于第一绕组(40)直径的U形。

9.根据权利要求8所述锁的电动机构，所述弹簧(4)的第二绕组(43，44)对称设置，二者之间的轴向投影角度差θ为70-90度。

10.根据权利要求9所述锁的电动机构，在所述滑块(2)的框(20)与第二绕组(43，44)对应位置设有缺口(25，26)，第二绕组的U形顶端的一部分伸进该缺口。

11.根据权利要求1至9任意一项权利要求所述锁的电动机构，所述弹簧(4)装入滑块后，第二绕组(43，44)凸起顶点到第一绕组(40)轴线的垂直距离大于滑块内侧壁(21，22)到第一绕组轴线的垂直距离。

12.根据权利要求1至10任意一项权利要求所述锁的电动机构，所述第二绕组(43，44)与第一绕组(40)之间具有过渡部分(47，48)，该过渡部分相对于第一绕组(40)的螺旋角α具有一个范围在3-7度的倾斜角β。

13.根据权利要求1所述锁的电动机构，所述销(5)固定于设在转轴(3)的孔(30)内，销伸出轴的部分具有光滑外表面，伸出部分高于第一绕组(40)。

14.根据权利要求13所述锁的电动机构，所述销(5)由一根钢丝弯制而成，销两端为弯头(51)，钢丝的两端头位于销中部。

15.根据权利要求13所述锁的电动机构，所述销(5)由一根钢丝弯而制成，销的一端为环形(50)，另一端为弯头(51)，钢丝两端头位于销中部。

16.根据权利要求14或15所述锁的电动机构，所述销(5)其中一个钢丝端头弯折成与销的轴线成锐角的弹性开口(52)。

17.根据权利要求1所述锁的电动机构，所述滑块(2)的框壁上所设孔槽(23，24)的断面形状为U型。

18.根据权利要求1所述锁的电动机构，所述滑块(2)外表面设有凸起的翼(27)，用于与设在锁体内的位置侦测开关相配合侦测滑块的位置。