鎖的電動機構的製作方法

2023-05-28 02:23:26 1

專利名稱：鎖的電動機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及鎖具，更具體地說，涉及具有電動機構的密碼鎖。
背景技術：
現有的電動鎖具，特別是程序控制的密碼鎖，為了節省空間和降低能耗，普遍採用微型馬達驅動的鎖離合機構。其中的技術方案之一是採用套在轉軸上的螺旋彈簧和固定在轉軸上的銷釘，將馬達轉軸的旋轉運動轉化為彈簧與銷釘之間的直線運動，進而推動或拉動鎖的離合機構或閉鎖機構動作，實現對鎖具的控制。美國專利US5018375(
公開日1991.3.28)揭示了一種用馬達驅動的可以離合外部把手的鎖具，其電動機構的結構特徵是，馬達軸上設有一橫向的銷，一個螺旋彈簧套於軸上，彈簧一個端頭固定在離合盤上，彈簧另一端最後2匝纏緊在軸上，銷正好位於相鄰的彈 簧匝之間。馬達軸轉動使銷沿彈簧螺線移動至彈簧右端，此過程中彈簧對於銷的作用是一個螺母，彈簧拉動離合盤接合；馬達軸以相反方向轉動使銷沿彈簧螺線移動至彈簧左端位置，可以使離合盤分離。專利號為ZL01243139(授權公告日2002. 5. 15)的中國專利公開了鎖用電機型滑板推拉位移機構，其結構特徵是，傳動軸上套有可軸向移動的滑塊和可推動滑塊移動的彈簧，彈簧兩端沿徑向伸入滑塊的軸向槽中，傳動軸中部固定有扁銷，扁銷兩端沿徑向伸設並可旋入彈簧相鄰兩圈之間，使彈簧隨扁銷正反轉而在軸上來回移動。與眾多密碼鎖技術方案相同，上述技術方案採用的馬達是普通微型直流電機。由於馬達製造過程中存在的參數分散性，以及供電電池電壓變化，其轉速誤差會很大，即使採用減速齒輪組和控制通電時間也很難控制轉軸上的銷的行程。因此大部分情況下，銷都是行至彈簧端部(最後一圈)處，因沒有螺旋線可沿，會在此處循環轉動。當銷沿彈簧螺線作相對運動時，因彈簧受銷壓力而壓縮，由此產生較大的摩擦，該摩擦又產生使彈簧跟軸轉動的力。尤其在遇到非正常開鎖或閉鎖情況下，譬如離合機構動作尚未到位，此刻扳動鎖把手，或者先扳住鎖把手再在輸入開鎖命令，如此等等的常見的手動操作失誤，均會造成由彈簧推動的滑塊被卡，進而造成彈簧可能被完全壓縮，此時摩擦力達到最大值，產生彈簧相鄰圈擠壓，不僅容易造成彈簧跟軸轉動，還會使在馬達反向啟動時銷不能進入彈簧螺旋軌跡，進而發生開鎖或上鎖故障。此外，在銷位於一端極限位置後，接下來的動作就是銷反向轉動，由於沒有設置緩衝結構，馬達反向啟動時銷對彈簧的衝擊使彈簧發生抖動或跳動，也會產生銷在轉軸改變轉向後不能順利進入彈簧螺旋軌跡的故障，造成鎖的離合機構失效。

發明內容
本發明的目的是提供一種動作可靠性高，結構簡單合理的鎖的電動機構。本發明的技術方案如下一種鎖的電動機構，包括馬達I、與馬達連接的轉軸3，套裝在轉軸上的彈簧4，設在轉軸上且位於轉軸中部的銷5，還包括滑塊2，該滑塊設有可供裝入軸和彈簧的框20，框壁上設有用於限定轉軸的孔槽23和24。所述彈簧4包括設在彈簧中部的形狀為圓柱螺旋形的第一繞組40，設在彈簧兩端且與第一繞組同軸的端圈45和46，設在第一繞組與端圈之間且相對於第一繞組外圓凸起的第二繞組43和44。進一步的，可以在第二繞組與端圈之間設置與第一繞組同軸的第三繞組41和42，端圈的直徑接近但小於滑塊框20的寬度，並使端圈與第三繞組形成錐形彈簧。優選地，彈簧4第二繞組43和44形狀為直徑小於第一繞組40直徑的圓環形，其螺旋方向與第一繞組螺旋方向相反，可以將上述彈簧4第二繞組43和44對稱設置，二者中心線之間的軸向投影角度差Θ為70-90度，也可以將所述彈簧第二繞組43和44的中心線之間的軸向投影角度差設為180度。優選的，彈簧4第二繞組43和44形狀為V形，該V形一條邊與第一繞組40相切，另一條邊與第三繞組41和42相切，與第三繞組相切的兩條邊相互平行。·優選的，彈簧4第二繞組43和44形狀為底部為圓弧直徑小於第一繞組40直徑的U形，彈簧第二繞組43和44對稱設置，二者之間的軸向投影角度差Θ為70-90度，還可以在滑塊2的框20與第二繞組對應位置上設置缺口 25和26，第二繞組的U形頂端的一部分伸進該缺口。根據本發明技術方案，彈簧4裝入滑塊後，第二繞組43和44凸起頂點到第一繞組40軸線的垂直距離大於滑塊內側壁21和22到第一繞組軸線的垂直距離。根據本發明技術方案，第二繞組43和44與第一繞組40之間具有過渡部分47和48，該過渡部分相對於第一繞組40的螺旋角α具有一個範圍在3-7度的傾斜角β。在本發明中，銷5固定於設在轉軸3的孔30內，銷伸出軸的部分具有光滑外表面，伸出部分高於第一繞組40。進一步的，所述銷5由一根鋼絲彎制而成，銷兩端為彎頭51，鋼絲的兩端頭位於銷中部。可以將銷5的一端設為環形50，另一端為彎頭51，鋼絲兩端頭位於銷的中部。優選的，將銷5其中一個鋼絲端頭彎折成與銷的軸線成銳角的彈性開口 52。在本發明中，在所述滑塊2的框壁上所設孔槽23和24的斷面形狀為U型。在本發明中，滑塊2外表面設置凸起的翼27，用於與設在鎖體內的位置偵測開關相配合偵測滑塊的位置。採用本發明的技術方案可以獲得以下技術效果本發明彈簧第二繞組所具有的凸起形狀，即可通過改變彈簧螺旋線限定彈簧與銷相對運動的行程，也能在彈簧第一繞組完全壓縮情況下，通過未壓縮一端的第二繞組與第一繞組之間連續光滑的過渡以及該過渡部分與第一繞組第一圈具有的一個傾斜間隙，使銷在反向轉動時能順利進入第一繞組的螺旋軌跡，同時藉助於第二繞組與滑塊內壁的接觸使滑塊對彈簧的徑向轉動限位，阻止彈簧跟軸轉動，使電動機構動作的可靠性得以提高。本發明的第三繞組在非正常操作鎖的情況下可吸收緩衝馬達起動和轉向時銷對彈簧產生的振動和衝擊，還可以防止彈簧扭變或跳動，保證銷順利進入彈簧的螺旋軌跡，使銷和彈簧之間的相對運動更加穩定可靠。本發明的銷由一根鋼絲彎折而成，其伸出部分光滑無尖銳無毛刺，不僅避免劃傷彈簧，而且省去了將銷伸出部分成型或打磨的工作。


圖I是本發明結構示意圖；圖2是本發明彈簧、轉軸和銷裝入滑塊後的示意圖；圖3是本發明電動機構裝入鎖盒內的示意圖；圖4是本發明圖3的A-A剖視圖；圖5—圖12是本發明彈簧的四種結構 的立體圖和軸向視圖；圖13和圖14是本發明兩種滑塊的結構示意圖；圖15和圖16是本發明兩種銷的結構示意圖；圖17和圖18是本發明滑塊處在伸出位置和收回位置的示意圖；圖19是本發明滑塊處在收回位置，彈簧處在完全壓縮狀態的示意圖；圖20是圖17局部放大圖；圖21是圖19局部放大圖。
具體實施例方式為了讓本領域的技術人員能夠進一步了解本發明，下面結合附圖和實施例予以詳細說明。如圖I、圖2、圖3和圖4所示，本發明由馬達I，滑塊2，轉軸3，彈簧4和銷5組成。馬達I採用普通微型直流電機，與轉軸3直接連接，轉軸3上設有用於固定銷5的孔30，彈簧4套裝在轉軸上，銷5伸出部分位於彈簧4相鄰的兩圈之間。馬達固定在鎖盒6內，滑塊2裝在設置在鎖盒6內的滑槽60中，滑槽對滑塊2起到限定和導向作用，在本發明的實施例中，滑塊一端設有一個實心部28，對鎖舌的收回起阻擋作用。顯而易見，滑塊也可以與鎖的其它零件連接或配合，構成鎖的上鎖/開鎖控制機構或者鎖的離合裝置。圖5和圖6示出了彈簧4的第一種結構，可以看出，兩個凸起的第二繞組43和44是在彈簧第一繞組40兩端處反方向地在第一繞組軸外繞制了一圈直徑較小的圓環形，該圓環形與第一繞組之間具有連續光滑的過渡部分。從圖6可以看出兩個第二繞組對稱分布，二者中心線之間的夾角Θ在70至90度之間，在本實施例中Θ設置為80度。彈簧裝入滑塊後，第二繞組外圓頂點到轉軸中心的距離(也就是旋轉半徑)大於滑塊框內側壁面21和22到轉軸軸線的垂直距離。顯然，不論彈簧朝那個方向轉動，總有一個第二繞組的外圓與滑塊框內側壁面21或22接觸，起到阻止彈簧轉動的作用。圖7和圖8示出了彈簧4的第二種結構，與彈簧4的第一種結構基本相同，不同之處是將兩個第二繞組43和44的軸向投影位置做了改變，從圖8可以看出，兩個第二繞組180度對稱分布，第二繞組外圓頂點到軸心的距離(也就是旋轉半徑)大於滑塊框內側壁面21和22到軸心的垂直距離。在實際應用中使第二繞組靠近滑塊框內壁的頂端部分與滑塊框內側壁保持適度的彈性接觸，以起到阻止彈簧轉動的作用。圖9和圖10示出了彈簧4的第三種結構，從圖中可以看出，第二繞組43和44呈V形，V形的兩個邊分別與它相連的第一繞組40和第三繞組41和42首圈相切，而且與第三繞組首圈相切的兩個邊相互平行，第二繞組V頂點到軸心的距離(也就是旋轉半徑)大於滑塊框內側壁面21和22到軸心的垂直距離。該結構的彈簧有兩種裝入滑塊的方式，第一種是兩條相互平行邊分別與滑塊框內側壁平行裝入，通過上述平行邊與滑塊框內側壁的接觸，防止彈簧徑向轉動；第二種是上述平行邊與滑塊框內側壁垂直，通過上述平行邊與鎖盒6的滑槽60內側壁的接觸，同樣可以阻止彈簧轉動。圖11和圖12示出了彈簧4的第四種結構，可以看出，第二繞組43和44呈U形，U形的底部是直徑小於第一繞組40直徑的圓弧，U形的兩條邊一條與第一繞組相切，另一條與第三繞組41和42首圈相切，兩個U形中心線之間的夾角Θ在70至90度之間，在本實施例中設置為80度。與上述幾種彈簧結構不同的是，可以在滑塊2對應於第二繞組43和44的位置上設兩個對稱的缺口 25和26，使U形的一部分伸進滑塊的缺口，以獲得更好的阻止彈簧徑向轉動的效果。顯然，不在滑塊上設缺口，將與U形部分適當縮短，也會取得與彈簧第一種結構相同的效果。
從圖5到圖12所表示的彈簧4的幾種結構中還可看出，與第二繞組43和44相鄰的第三繞組41和42是與彈簧第一繞組40同軸正向繞制的，第三繞組的圈數可根據實際應用情況可設為I圈或更多，較好的方案是將第三繞組41和42與端圈45和46構成一段錐形彈簧，而且端圈(或錐形彈簧的大圈)的外圓直徑接近但不超出滑塊框的內部寬度，這樣可以將彈簧4限定在框內，特別在非正常操作情況下可以起到阻止彈簧扭變或跳動的作用。圖13示出了滑塊2的一種結構，框20容納和限定彈簧4，另一個框29為轉軸3相對滑塊的位移留出空間，設在框壁上的U型槽23和24作為轉軸3的導向孔，對軸的徑向位移起限定作用。當然這個導向孔可以設置成圓孔形，但從裝配便捷和簡化生產加工方面考慮，採用U型槽更為經濟。圖14示出了滑塊2的另一種結構，與圖13表示的滑塊結構有兩點不同之處一是在滑塊的一個框壁21對應於彈簧第二繞組43和44的位置上設置了缺口 25和26，第二繞組頂部的一部分伸進該缺口，起到阻止彈簧徑向轉動的作用。當然，缺口也可以設在另一個框壁22對應的位置上，效果是相同的。二是在滑塊上設置了一個凸起的翼27，其作用是與設在鎖盒內對應位置的位置開關(機電式或光敏式)相配合，通過偵測滑塊4的位置來判斷鎖舌的狀態信息。圖15示出了銷5的一種結構，銷5是用一根鋼絲彎制而成，兩個彎頭50和51成為銷的兩端，兩個鋼絲端頭位於銷的中部。轉軸3上設有與銷5過盈配合的孔30，裝配後銷的彎頭50和51作為銷與彈簧4接觸的伸出部分。與直接剪切、車削加工而成的銷相比，本發明的銷5伸出部分光滑無尖銳稜角或毛刺，可以避免鉤、掛和劃傷彈簧，還省去了成型或打磨的加工工序。圖16示出了銷5的另一種結構，除了一端彎頭50形狀為緊密圓環形外其餘部分與圖15表示的銷相同。設置圓環形是為了方便定向安裝。在上述銷5的兩種結構中，可以將銷5的一個鋼絲端頭彎折成與銷的軸線成銳角的彈性開口 52，使銷在安裝到軸孔30後有一個張開的力量，防止銷從軸孔中的脫落，同時也可以降低對軸孔加工精度的要求。以下結合圖17和圖18說明本發明的工作過程圖17中滑塊2處於伸出位置，銷5處在第一繞組40右端與第二繞組44的過渡部分，要將滑塊2移動至圖18所示收回位置時，馬達I及轉軸3順時針轉動，銷5從上述過渡部分進入彈簧第一繞組40後沿彈簧螺旋線繼續轉動，使位於銷左端的第一繞組40逐圈地移動到銷的右端，與此同時，彈簧受壓縮推動滑塊2向右移動，直到銷5在第一繞組左端與彈簧第二繞組43過渡處因螺旋線方向改變，彈簧與銷之間的直線位移被終止，銷5在上述過渡部分只能循環轉動而不能產生彈簧的直線位移，在此過程中，滑塊2受彈簧40推動位移至收回位置。反之，要將要將滑塊從圖18所示收回位置移動至圖17所示的伸出位置時，馬達I及轉軸3逆時針轉動，銷5從第一繞組40左端與第二繞組43的過渡部分進入第一繞組的後沿彈簧螺旋線繼續轉動，使位於銷5右端的第一繞組40逐圈地移動到銷的左端，與此同時，彈簧40受壓縮推動滑塊2向左移動，直到銷5在第一繞組右端與彈簧第二繞組44過渡部分因螺旋線方向改變，彈簧與銷之間的直線位移被終止，銷5在該過渡部分只能循環轉動而不能產生彈簧的直線位移，在此過程中，滑塊2受彈簧40推動位移至圖17所示的伸出位置。圖19示出了本發明在非正常操作情況下滑塊處於收回位置，彈簧被完全壓縮的 狀態。從圖中可以看出，因非正常操作滑塊2被外力卡住，雖然彈簧4保持推動滑塊2的壓縮狀態，但不能使滑塊2移至伸出位置(正常情況下滑塊2會移至圖18所示的伸出位置)。此時第一繞組被完全壓縮到滑塊框左側(彈簧4左端的第二繞組43和第三繞組41也被壓縮)，此時靠近銷一側的第二繞組44和第三繞組42不被壓縮，處於自由狀態。同樣的，若滑塊2在伸出位置被卡住時，第一繞組被完全壓縮到滑塊框右側(彈簧4右端的第二繞組44和第三繞組42也被壓縮)，此時靠近銷一側的第二繞組43和第三繞組41不被壓縮，處於自由狀態。從圖20中可以看出，第二繞組44與第一繞組40之間的過渡部分48與第一繞組40的螺旋角α之間具有一個傾角β。同樣，第二繞組43與第一繞組40之間的過渡部48與第一繞組40螺旋角α之間也具有這個傾角β。如圖21所示，當第一繞組40被完全壓縮到滑塊框右側後，傾角β仍然保持不變，使得第一繞組40第一圈和過渡部分48之間有一個傾斜間隙70。當需要彈簧4恢復到如圖17所示的正常狀態時，使馬達I反向轉動，銷5可以通過傾斜間隙70順利進入還處在壓縮狀態的第一繞組的螺旋軌跡，使電動機構恢復到正常狀態。顯然，當第一繞組被完全壓縮到滑塊框右側時的情形與上述情形是完全相同的。需要指出的是，本發明實施例中列舉的幾種彈簧結構都具有上述傾角β及傾斜間隙，該傾角β在繞制彈簧4時可以根據實際需要予以設定，其範圍在3到7度，本發明中該角度為5度。從圖17和圖18以及圖19還可以看出，在馬達的每次啟動的過程中，其轉動方向是與上次相反的，所驅動的相對直線位移的方向與被壓縮的彈簧第一繞組的釋放力是一致的，尤其在非正常操作情況下，被壓縮的彈簧第一繞組40的釋放力達到最大，而第三繞組41和42可以緩衝由馬達啟動和第一繞組釋放彈力所帶來的衝擊，使本發明電動機構運行更加平穩可靠。
權利要求
1.一種鎖的電動機構,包括 馬達(I)、與馬達連接的轉軸(3)，套裝在轉軸上的彈簧(4)，設在轉軸中部的銷(5)，還包括滑塊(2)，該滑塊設有可供裝入軸和彈簧的框(20)，框壁上設有用於限定轉軸的孔槽(23，24)，其特徵是 所述彈簧(4)包括，設在彈簧中部的形狀為圓柱螺旋形的第一繞組(40)，設在彈簧兩端且與第一繞組同軸的端圈(45，46)，設在第一繞組與端圈之間且相對於第一繞組外圓凸起的第二繞組(43，44)。
2.根據權利要求I所述鎖的電動機構，在所述第二繞組(43，44)和端圈(45，46)之間設有與第一繞組同軸的第三繞組(41，42)。
3.根據權利要求2所述鎖的電動機構，所述端圈(45，46)直徑接近但小於滑塊框(20)的寬度並與第三繞組(41，42)形成錐形彈簧。
4.根據權利要求I所述鎖的電動機構，所述彈簧⑷的第二繞組(43，44)形狀為直徑小於第一繞組直徑的圓環形，其螺旋方向與第一繞組(40)的螺旋方向相反。
5.根據權利要求4所述鎖的電動機構，所述彈簧(4)的第二繞組(43)和(44)對稱設置，二者中心線之間的軸向投影角度差Θ為70-90度。
6.根據權利要求4所述鎖的電動機構，所述彈簧(4)的第二繞組(43)和(44)對稱設置，二者中心線之間的軸向投影角度差為180度。
7.根據權利要求2所述鎖的電動機構，所述彈簧(4)的第二繞組(43，44)形狀為V形，該V形一條邊與第一繞組(40)相切，另一條邊與第三繞組(41，42)相切，與第三繞組相切的兩條邊相互平行。
8.根據權利要求I所述鎖的電動機構，所述彈簧(4)的第二繞組(43，44)形狀為底部為圓弧直徑小於第一繞組(40)直徑的U形。
9.根據權利要求8所述鎖的電動機構，所述彈簧(4)的第二繞組(43，44)對稱設置，二者之間的軸向投影角度差Θ為70-90度。
10.根據權利要求9所述鎖的電動機構，在所述滑塊(2)的框(20)與第二繞組(43，44)對應位置設有缺口(25，26)，第二繞組的U形頂端的一部分伸進該缺口。
11.根據權利要求I至9任意一項權利要求所述鎖的電動機構，所述彈簧(4)裝入滑塊後，第二繞組(43，44)凸起頂點到第一繞組(40)軸線的垂直距離大於滑塊內側壁(21，22)到第一繞組軸線的垂直距離。
12.根據權利要求I至10任意一項權利要求所述鎖的電動機構，所述第二繞組(43，44)與第一繞組(40)之間具有過渡部分(47，48)，該過渡部分相對於第一繞組(40)的螺旋角α具有一個範圍在3-7度的傾斜角β。
13.根據權利要求I所述鎖的電動機構，所述銷(5)固定於設在轉軸(3)的孔(30)內，銷伸出軸的部分具有光滑外表面，伸出部分高於第一繞組(40)。
14.根據權利要求13所述鎖的電動機構，所述銷(5)由一根鋼絲彎制而成，銷兩端為彎頭(51)，鋼絲的兩端頭位於銷中部。
15.根據權利要求13所述鎖的電動機構，所述銷(5)由一根鋼絲彎而製成，銷的一端為環形(50)，另一端為彎頭(51)，鋼絲兩端頭位於銷中部。
16.根據權利要求14或15所述鎖的電動機構，所述銷(5)其中一個鋼絲端頭彎折成與銷的軸線成銳角的彈性開口(52)。
17.根據權利要求I所述鎖的電動機構，所述滑塊⑵的框壁上所設孔槽(23，24)的斷面形狀為U型。
18.根據權利要求I所述鎖的電動機構，所述滑塊(2)外表面設有凸起的翼(27)，用於與設在鎖體內的位置偵測開關相配合偵測滑塊的位置。
全文摘要
一種鎖的電動機構，包括馬達、與馬達連接的轉軸，套裝在轉軸上的彈簧，設在轉軸上的銷，還包括滑塊，滑塊設有可裝入軸和彈簧的框，框壁上設有用於限定轉軸的孔槽，彈簧包括設在彈簧中部的形狀為圓柱螺旋形的第一繞組，設在彈簧兩端且與第一繞組同軸的端圈，設在第一繞組與端圈之間且相對於第一繞組外圓凸起的第二繞組，還可以在第二繞組和端圈之間設置與第一繞組同軸的第三繞組。第二繞組限定銷的行程，通過第二繞組與第一繞組的過渡使馬達起動時銷可以順利進入第一繞組的螺旋軌跡，同時藉助於第二繞組與滑塊框內壁的接觸，阻止彈簧徑向轉動，第三繞組除了具有將彈簧限定在框內的作用外，還可緩衝非正常操作過程中銷對彈簧造成的振動和衝擊。
文檔編號E05B15/10GK102953598SQ20111024432
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者袁夢笑 申請人:東莞市鎖之道科技有限公司