ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ЗАПОРНОЕ УСТРОЙСТВО И КЛЮЧ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЙ ДЛЯ ЭТОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2013 года по МПК G07C9/00 

Область техники

Изобретение относится к электромеханическому запорному устройству, к способу его работы и к ключу для этого устройства.

Уровень техники

На замену традиционным механическим запорным устройствам приходят различные виды электромеханических запорных устройств (электромеханических замков). Электромеханические замки требуют наличия внешнего источника электроэнергии или батареи внутри запорного устройства или внутри ключа, или средств для генерирования электрической энергии внутри замка, чтобы замок мог активироваться пользователем. При этом требуются дальнейшие усовершенствования, чтобы электромеханические замки потребляли как можно меньше электроэнергии.

Раскрытие изобретения

Основные признаки изобретения приведены в независимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее, со ссылками на прилагаемые чертежи будут описаны только в качестве примеров варианты изобретения.

На фиг.1А представлен вариант ключа.

На фиг.1В и 1C иллюстрируются различные положения ключа.

На фиг.2А, 2В и 2С показан вариант кулачка, взаимодействующего с ключом, и его положения.

На фиг.3А представлен вариант активируемого пользователем электромеханического замка с объединенными генератором и исполнительным устройством, тогда как фиг.3B-3J иллюстрируют работу замка.

На фиг.4А и 4В иллюстрируются длительность и порядок операций, выполняемых в электромеханическом замке.

На фиг.5A-5F иллюстрируется вариант с электронным управлением и механическим возвратом запирающего механизма в исходное положение.

На фиг.6A-6F иллюстрируются конструкция и работа варианта активируемого пользователем электромеханического замка с раздельными генератором и исполнительным механизмом.

На фиг.7А, 7В и 7С показаны варианты ключа и кулачка, возвращаемого в начальное положение без помощи пружины.

На фиг.8 иллюстрируется способ приведения в действие электромеханического замка.

Осуществление изобретения

Рассматриваемые варианты приведены только в качестве примеров. Хотя в различных частях описания упоминаются "вариант" или "некоторые варианты" изобретения, это не означает, что каждый раз имеется в виду один и тот же вариант (одни и те же варианты) или что рассматриваемый признак относится только к данному варианту. Отдельные признаки различных вариантов можно комбинировать для получения новых вариантов.

Фиг.3А поясняет конструкцию электромеханического замка 300. Данный замок содержит электронную схему 326 (обозначенную так же как EL), способную считывать данные из внешнего источника и сопоставлять эти данные с заданным критерием. Электронная схема 326 может быть реализована в виде одной или более схем, таких как специализированные электронные схемы. Возможны и другие варианты, например схемы на основе дискретных логических элементов или процессора с соответствующей программой. Комбинации названных вариантов также возможны. При выборе конкретного варианта специалист будет учитывать требования к устройству по энергопотреблению, производственные затраты и объемы производства.

Внешним источником может являться электронная схема, сконфигурированная для хранения данных, например схема iButton® (www.ibutton.com) производства фирмы Maxim Integrated Products. Для считывания данных с такой электронной схемы может быть использован протокол 1-Wire®. Электронная схема может быть, например, помещена в ключ, но она может находиться и на другом устройстве или объекте. При этом единственное требование состоит в том, чтобы электронная схема 326 замка 300 могла считывать данные с внешней электронной схемы. Перенос данных от внешней электронной схемы на электронную схему 326 замка 300 может производиться с использованием любой походящей проводной или беспроводной коммуникационной технологии. В активируемых пользователем замках выбор такой технологии может ограничиваться количеством вырабатываемой энергии. Для реализации внешнего источника могут применяться также технологии на основе магнитной ленты или смарт-карты. Беспроводные технологии могут включать, например, использование радиочастотной идентификации или мобильного телефона. Внешний источник может быть приемопередатчиком (транспондером), радиочастотной меткой или электронной схемой любого другого типа, пригодной для хранения данных.

Данные, считанные из внешнего источника, могут быть использованы для аутентификации посредством сопоставления этих данных с заданным критерием. Такая аутентификация может быть проведена с использованием алгоритма SHA-1 (Secure Hash Algorithm, алгоритм безопасного хеширования), разработанного HАСА. В алгоритме SHA-1 входная последовательность данных (называемая сообщением) преобразуется в сжатое цифровое представление (называемое дайджестом сообщения). Такой дайджест сообщения с высокой вероятностью является уникальным для сообщения. Алгоритм SHA-1 именуется "безопасным", поскольку при его использовании реально невозможно вычислить сообщение, которое соответствует данному дайджесту, или выявить два различных сообщения, которые дают одинаковый дайджест. Любое изменение сообщения будет приводить с очень высокой вероятностью к иному дайджесту сообщения. Если необходимо добиться еще более высокой безопасности, могут быть использованы другие функции хеширования (SHA-224, SHA-256, SHA-384 и SHA-512) из семейства SHA (совместно именуемые SHA-2), каждая из которых дает более длинный дайджест сообщения. Разумеется, для аутентификации данных, считанных из внешнего источника, может использоваться любой подходящий метод аутентификации. Выбор этого метода определяется желательной степенью защищенности замка 300, а также, возможно, допустимым потреблением электроэнергии для аутентификации (особенно в электромеханическом замке, активируемом пользователем).

Замок 300 содержит также электрогенератор (GEN) 330, выполненный с возможностью производить электрическую энергию из механической. Замок 300 является замком, активируемым пользователем, т.е. именно пользователь генерирует всю механическую энергию, необходимую для срабатывания замка 300. Электрогенератором 330 может быть, например, генератор с постоянным магнитом. Выходная мощность электрогенератора 330 может зависеть от скорости вращения, входного сопротивления и напряжения питания электроники, а также от параметров генератора 330. Эти параметры задаются при выборе электрогенератора 330. Электрогенератор 330 может представлять собой, например, электродвигатель 0816N008S фирмы Faulhaber, который используется в режиме генератора. Термин "электрогенератор" относится в данном описании к любому генератору/электродвигателю, способному преобразовывать механическую энергию в электрическую.

На фиг.3А иллюстрируется техническое решение, согласно которому электрогенератор 330 используется только для генерирования электроэнергии, питающей электронную схему 326 и соответственно перемещающей за счет сгенерированной электроэнергии опору 342 в положение, в котором она взаимодействует с рычагом. В таком решении электрогенератор 330 используется также в качестве исполнительного механизма замка, который переводит замок 300 в состояние, в котором он может быть открыт механическим путем под управлением электронной схемы 326. Опора 342 может быть связана с валом электрогенератора 330. Вал может быть подвижным, например вращающимся. На фиг.6A-6F показан другой вариант замка, в котором электрогенератор 606 и исполнительный механизм 608 являются отдельными устройствами.

Таким образом, замок 300 содержит исполнительный механизм 330, получающий электропитание. Исполнительный механизм 330 выполнен с возможностью переводить замок 300 из запертого состояния в состояние, в котором он может быть отперт механическим путем. Исполнительный механизм 330 более подробно описан в европейской заявке ЕР 07112673.4.

Замок 300 содержит также кулачок 200, взаимодействующий с ключом, т.е. приводимый в действие механической энергией и выполненный с возможностью обеспечить следующую последовательность операций в замке 300 при вводе в него ключа:

- во время первой и второй фаз ввода ключа передачу механической энергии к электрогенератору 330 и тем самым обеспечение срабатывания исполнительного механизма 330;

- в фазе извлечения ключа возвращение в исходное положение и обеспечение механическим путем переустановки исполнительного механизма 330 в состояние запирания.

Кроме того, кулачок 200 может быть выполнен способным активировать в третьей фазе ввода ключа электронную схему 326 для осуществления электронного управления исполнительным механизмом 330, чтобы установить замок 300 в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем при условии, что считанные данные отвечают заданному критерию.

При таком режиме работы операции в замке 300 в максимальной степени выполняются за счет механической энергии, тогда как электрическая энергия (генерируемая за счет энергии, прикладываемой пользователем) используется только тогда, когда она абсолютно необходима.

В дополнение к обеспечению требуемой последовательности операций кулачок 200 действует в качестве единственного входного интерфейса для приема механической энергии, обеспечивающей операции исполнительного механизма 330 замка 300. Кулачок 200 предотвращает любую возможность для пользователя манипулировать исполнительным механизмом 330 или изменять последовательность его операций.

Следует отметить, что в замке 300 по фиг.3A-3J, который использует одно и то же устройство (электрогенератор 330) для генерирования электроэнергии и обеспечения срабатывания замка 300, логический порядок операций во время первой и второй фаз ввода ключа следующий: во время первой фазы электрогенератору 330 передается механическая энергия, а во время второй фазы исполнительный механизм 330 активируется механическим путем.

Однако в других вариантах, особенно в замке по фиг.6A-6F, который имеет раздельные генератор 606 и исполнительный механизм 608, логический порядок операций во время первой и второй фаз ввода ключа может быть обратным: во время первой фазы исполнительный механизм 608 активируется механическим путем, а во время второй фазы электрогенератору 606 передается механическая энергия. Первая и вторая фазы ввода ключа и соответствующие им операции могут взаимно налагаться, т.е. выполняться параллельно, по меньшей мере, частично.

На фиг.1А поясняется конструкция ключа 100, а на фиг.1В и 1C иллюстрируются положения ключа 100 в замке 300.

Ключ 100 для электромеханического замка 300 содержит первый профиль 118, сконфигурированный для взаимодействия, при вводе ключа 100 в замок, с кулачком 200 замка 300 с целью передачи механическим путем механической энергии, производимой пользователем замка 300, электрогенератору 330 замка.

У ключа 100 имеется также второй профиль 110, сконфигурированный для активирования электронной схемы 326 для осуществления электронного управления исполнительным механизмом 330, чтобы установить замок 300 в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем при условии, что данные, считанные замком из внешнего источника, отвечают заданному критерию.

У ключа 100 имеется, кроме того, третий профиль 116, сконфигурированный для взаимодействия, при извлечении ключа 100 пользователем, с кулачком 200 с целью возврата кулачка 200 в начальное положение и возврата механическим путем исполнительного механизма 330 в состояние запирания.

Либо первый профиль 118, либо второй профиль 110 может быть сконфигурирован также для взаимодействия, во время ввода ключа 100, с кулачком 200 с целью обеспечить механическим путем возможность функционирования исполнительного механизма 330. Применительно к замку 300 по фиг.3A-3J для взаимодействия во время ввода ключа 100 с кулачком 200 с целью обеспечить возможность функционирования исполнительного механизма 330 конфигурируется второй профиль 110. Если в замке 600 по фиг.6A-6F используется обратный порядок операций, для взаимодействия во время ввода ключа 100 с кулачком 200 с целью обеспечить возможность функционирования исполнительного механизма 608 конфигурируется первый профиль 118.

У ключа 100 может также иметься вырез 114, расположенный между первым профилем 118 и вторым профилем 110 и служащий для обеспечения во время ввода ключа 100 задержки для генерирования электрической энергии и для осуществления считывания электронной схемой 326 замка 300 данных из внешнего источника и их сопоставления с заданным критерием.

Ключ 100 может также содержать электронную схему (ЕК) 106, сконфигурированную для хранения данных. Как будет пояснено далее, примером такой электронной схемы 106 является схема iButton®.

Ключ 100 может быть выполнен с возможностью взаимодействия с цилиндром 120 замка и поворота вместе с этим цилиндром 120 из положения, соответствующего вводу ключа 100, в положение, соответствующее отпиранию замка. Ключ 100 может также содержать четвертый профиль 104, задающий положение поворота. Данный профиль сконфигурирован для такого взаимодействия с замком 300, при котором ключ 100 может извлекаться из замка 300 только, когда он находится в положении ввода. Соответственно, замок 300 содержит цилиндр 120, выполненный с возможностью поворачиваться из положения, соответствующего вводу ключа 100, в положение, соответствующее отпертому замку 300. При этом и замок 300 можно сконфигурировать с возможностью извлечения из него ключа 100 только, когда ключ находится в положении ввода.

У ключа 100 могут иметься и другие части. Как показано на фиг.1А, ключ 100 может иметь головку 101 и тело 102 (например, в форме пластины). Ключ 100 может также иметь электронную часть, соединенную со скользящим контактом 108 и с телом 102 ключа. Как уже упоминалось, электронная часть может содержать электронную схему 106 для хранения данных (считываемых электронной схемой 326 замка 300). Тело 102 ключа может быть, кроме того, снабжено направляющими для более точного его позиционирования.

На фиг.1В ключ 100 показан в нулевом положении, в котором он может быть введен (вставлен) в замок 300 через замочную скважину 122.

На фиг.1C ключ 100 повернут из нулевого положения. Когда ключ находится вне нулевого положения, конфигурации тела 102 ключа и замочной скважины 122 препятствуют его извлечению.

Фиг.2А-2С иллюстрируют кулачок 200 и поясняют его положения в электромеханическом замке.

Кулачок 200 может быть поворотным кулачком, показанным на фиг.2А, но он может быть реализован и в других формах. Поворотный кулачок 200 может поворачиваться вокруг оси 208. Кулачок 200 по фиг.2А, по существу, имеет форму колесика с двумя зубьями, а ключ 100 имеет контур, согласованный с этими зубьями, причем специалист может использовать данный принцип построения для осуществления других вариантов ключа 100 и кулачка 200.

Кулачок 200 может быть снабжен первым зубом 202, сконфигурированным для взаимодействия с ключом 100 во время первой фазы ввода ключа, и вторым зубом 204, сконфигурированным для взаимодействия с ключом 100 во время второй и третьей фаз ввода ключа.

У кулачка 200 может иметься также качающаяся планка 206.

На фиг.2В иллюстрируются положения и функции кулачка 200, когда ключ 100 вставлен в замок 300. При этом:

- фиг.3В и 3С дополнительно иллюстрируют прием механической энергии, передаваемой первым профилем 118 ключа 100;

- фиг.3D дополнительно иллюстрирует операции, обеспечиваемые вырезом 114 ключа;

- фиг.3Е и 3F дополнительно иллюстрируют операции исполнительного механизма, запускаемые вторым профилем 110 ключа 100;

- фиг.3G, 3Н и 3I дополнительно иллюстрируют операции после того, как позиционный выключатель 328 активируется вторым профилем 110 ключа.

На фиг.2С иллюстрируются положения и функции кулачка 200, когда ключ 100 извлекается из замка 300: кулачок 200 может вернуться к положению у выреза 114 под действием пружины; в результате позиционный выключатель 328 деактивируется, а исполнительный механизм 330 переустанавливается в исходное состояние. После этого третий профиль 116 ключа 100 может возвратить кулачок 200 в начальное положение. Эти операции дополнительно иллюстрируются на фиг.3J.

На фиг.3А представлены также другие компоненты замка 300. Он может содержать, например, замочную скважину 122, направляющую 306 ключа, электрический контакт 302, опору 342, приводной штифт 316, запорный штифт 318, рычаг 320, палец 314, пружины 322, 324, 344, пороговое устройство 332, муфту 334, главное колесо 338, стопор 340, позиционный выключатель 328, цилиндр 120 замка и расцепитель 336 муфты. Кроме того, замок может быть связан с затворным механизмом 312. Электрогенератор 330 может приводиться во вращение посредством главного колеса 338 во время движения порогового устройства 332 при условии, что муфта 334 включена (сцеплена).

Опора 342 может быть выполнена с возможностью перемещения под действием электрической энергии в положение поворота при условии, что считанные данные отвечают заданному критерию, т.е. аутентифицированы. При этом опора 342 может быть возвращена в исходное положение под действием механической энергии, когда ключ извлекается из замка 300. Механическая энергия может обеспечиваться, например, пружиной 344.

Запорный штифт 318 может быть выполнен с возможностью удерживать замок 300, находясь во взведенном положении, в запертом состоянии, а, будучи освобожденным, в состоянии, позволяющем отпереть замок механическим путем. При этом данный штифт может быть выполнен с возможностью получать механическую энергию, когда ключ извлекается из замка, причем механическая энергия может обеспечиваться, например, пружиной 322, как это будет пояснено далее со ссылкой на фиг.3J. Для удерживания замка в запертом состоянии запорный штифт 318, будучи взведенным, может удерживать цилиндр 120 замка в стационарном положении. Когда же запорный штифт 318 освобожден, он освобождает цилиндр 120 замка, который теперь может поворачиваться под действием механической энергии. Для рычагов третьего рода прикладываемое усилие больше, чем усилие на выходе, но перемещение точки приложения прикладываемого усилия меньше, чем перемещение груза. Таким образом, при соответствующем выполнении рычага 320 запорный штифт 318 может надежно удерживать цилиндр 120 замка в положении, соответствующем запертому состоянию, поскольку запорный штифт 318 входит достаточно глубоко в стенку цилиндра 120 замка. В цилиндре 120 может быть сформирована полость 310 для запорного штифта 318.

Рычаг 320 может быть выполнен с возможностью приема механической энергии, используемой для освобождения, механическим путем, запорного штифта 318 при условии, что опора 342 находится в положении взаимодействия с рычагом.

Приводной штифт 316 может быть выполнен с возможностью прилагать механическую энергию к рычагу 320, который может быть сконфигурирован для приема механической энергии, выделяющейся при вводе ключа. Как показано на фиг.3А, рычаг 320 может быть рычагом третьего рода с точкой опоры на его левом конце, тогда как механическая энергия прикладывается к середине рычага 320 и отводится (воспринимается) на правом конце рычага 320.

Зона 321 соединения рычага 320 и запорного штифта 318 может действовать как другая точка опоры. При этом запорный штифт 318 остается в стационарном положении, соответствующем запертому состоянию, при условии, что считанные данные не отвечают заданному критерию, т.е. при условии, что опора 342 не перешла в положение взаимодействия с рычагом.

На фиг.3В иллюстрируется состояние замка, когда первый профиль 118 вводимого ключа 100 упирается в первый зуб 202 в замке 300. Электронная схема 106 ключа может быть при этом подсоединена к электронной схеме 326 замка, поскольку между электрическим контактом 302 и скользящим контактом 108 и между телом 102 ключа и корпусом замка 300 образуются электрические соединения.

На фиг.3С ключ 100 показан введенным в замок 300 до порогового положения, в котором первый профиль 118 ключа 100 все еще находится в контакте с первым зубом 202. Пороговое устройство 332 взведено планкой 206. Когда ключ 100 входит глубже в замок, пороговое устройство 332 запускается и затем возвращается в исходное положение под действием пружины. Когда пороговое устройство 332 движется, от электрогенератора 330 на электронную схему 326 подается электрическая энергия. Пороговое устройство 332 более подробно представлено в принадлежащих заявителю настоящего изобретения заявках ЕР 05112272.9 и РСТ/FI2006/050543.

На фиг.3D показано, что ключ продолжает свое движение внутрь замка 300. Кулачок 200 не движется, поскольку второй зуб 204 находится в вырезе 114 ключа 100. Соответствующая задержка используется для генерирования электрической энергии и коммуникации. При достижении достаточного напряжения запускается электронная схема 326, которая осуществляет связь с электронной схемой 106 ключа через электрические контакты 302, 108 для аутентификации ключа 100.

В положении по фиг.3Е второй профиль 110 ключа толкает вперед второй зуб 204. Исполнительный механизм может быть приведен в действие благодаря расцеплению муфты 334 с помощью планки 206 и расцепителя 336 муфты. Муфта 334 более подробно описана в другой заявке заявителя настоящего изобретения, ЕР 07112677.5.

В положении по фиг.3F операция по приведению в действие исполнительного механизма начинается до завершения фазы генерирования энергии, например, потому что ключ 100 был введен в замок 300 слишком быстро. В таком случае операция приведения в действие исполнительного механизма прерывается, поскольку муфта 334 может быть расцеплена только тогда, когда он вернется в исходное положение с упором в стопор 340. Замок 300 при этом отпереть нельзя.

В положениях по фиг.5А и 5В муфта 334 сцеплена, а поворот главного колеса 338 заблокирован профилями 504, 506. Главное колесо 338 не может приводиться во вращение электрогенератором 330, и опора 342 не подведена под рычаг 320. Запорный штифт 318 удерживается в положении запирания, хотя приводной штифт 316 отжат вниз пользователем ключа 100.

В положении по фиг.3G муфта 334 расцеплена, а позиционный выключатель 328 активирован вторым зубом 204 и концом второго профиля 110 ключа. Когда позиционный выключатель 328 активирован, электронная схема 326 управляет генератором 330 в режиме электродвигателя следующим образом: генератор 330 вращается в направлении открывания замка, как это показано на фиг.5Е и 5F, если ключ 100 аутентифицирован, и удерживается в положении, соответствующем запертому замку, как это показано на фиг.5С и 5D, если ключ 100 не аутентифицирован.

В положении по фиг.3Н главное колесо 338 удерживается в положении запирания. Опора 342 не находится под рычагом 320. Палец 314, приводной штифт 316 и рычаг 320 отжаты вниз первым профилем 118 ключа, но запорный штифт 318 удерживается в положении запирания пружиной 322, так что замок 300 не может быть открыт. Видно, что если ключ 100 не аутентифицирован, рычаг 320 проходит мимо своей опоры 342. Механические компоненты замка 300 остаются зафиксированными, т.е. недоступными неправомерным манипуляциям.

В положении по фиг.3H главное колесо 338 переводится электронной схемой 326 в положение открывания. Опора 342 подведена под рычаг 320. Палец 314 и приводной штифт 316 отжаты вниз первым профилем 118 ключа 100, а запорный штифт 318 отжат вниз приводным штифтом 316 через рычаг 320. В результате замок 300 находится в состоянии, когда его можно отпереть механическим путем, а затворный механизм 312 может быть открыт поворотом ключа 100. Когда ключ 100 поворачивается, цилиндр 120 замка обеспечивает опору для второго зуба 204 кулачка 200, так что кулачок сохраняет свое положение во время поворота ключа. Прежде чем ключ 100 может быть извлечен из замка 300, он должен быть возвращен в нулевое положение, показанное на фиг.1В.

Отпирание замка иллюстрируется также на фиг.5С и 5D. Муфта 334 расцеплена, так что профили 504, 506 обеспечивают возможность вращения главного колеса 338. Как показано далее на фиг.5Е и 5F, главное колесо 338 приводится электрогенератором 330 во вращение в направлении стопора 508, тогда как опора 342 подводится под рычаг 320, а запорный штифт 318 может быть переведен в положение открывайся пользователем ключа 100 через палец 314, приводной штифт 316 и рычаг 320.

В положении по фиг.3J производится извлечение ключа 100. Запорный штифт 318 возвращен пружиной 322 в положение запирания. Приводной штифт 316 и палец 314 возвращены в свои исходные положения пружиной 324. Рычаг 320 возвращен в исходное положение вместе с приводным и запорным штифтами 316, 318. Муфта 334 приведена в сцепленное состояние пружиной 344, а главное колесо 338 находится в исходном положении. Второй зуб 204 возвращен в вырез 114 расцепителем 336 муфты. Когда ключ извлекается из замка 300, его третий профиль 116 и второй зуб 204 возвращают кулачок 200 в начальное положение, показанное на фиг.3В и 2С.

На фиг.4А иллюстрируется порядок осуществления функций замка 300 при вводе в него ключа 100 с заданной скоростью. При вводе ключа 100 происходит прием механической энергии, соответствующей линейному перемещению. Часть принятой механической энергии расходуется на генерирование электрической энергии. Процессор в составе электронной схемы 326 замка запускается, когда будет генерироваться достаточное напряжение, и прекращает работу при его падении ниже допустимого уровня. Ключ 100 аутентифицируется с использованием генерируемой электрической энергии. Исполнительный механизм активируется за счет механической энергии. Позиционный выключатель 328 активируется после того, как ключ 100 будет введен на требуемую глубину. После этого исполнительный механизм управляется за счет электрической энергии, а запорный механизм срабатывает за счет механической энергии. Если скорость ввода ключа 100 настолько мала, что напряжение падает ниже требуемого уровня до того, как активируется позиционный выключатель 328, исполнительный механизм 330 не приводится в действие и замок 300 остается в запертом состоянии. Если ключ 100 вводится слишком быстро, позиционный выключатель 328 активируется до завершения процесса аутентификации ключа, т.е. замок 300 удерживается в запертом состоянии. В заключение, воспринимается вращательная механическая энергия, которая используется для обеспечения срабатывания затворного механизма 312.

На фиг.4В иллюстрируются функции замка при извлечении из него ключа 100. При извлечении ключа 100 замком принимается линейная механическая энергия, за счет которой срабатывает запирающий механизм замка. После деактивации позиционного выключателя 328 исполнительный механизм возвращается (переустанавливается) в исходное положение. После этого кулачок 200 поворачивается под воздействием механической энергии в свое начальное положение.

На фиг.6А представлен вариант электромеханического замка 600, активируемого пользователем и имеющего раздельные генератор 606 и исполнительный механизм (ACT) 608. Генератор 606 может быть реализован с применением любой подходящей технологии, позволяющей производить электрическую энергию из механической энергии. В качестве генератора 606 может быть использован, например, электрогенератор или пьезоэлектрогенератор. Исполнительный механизм 608 может быть реализован с применением любой технологии, позволяющей использовать электрическую энергию для перевода замка из запертого состояния в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем. В качестве исполнительного механизма 608 может быть использован, например, соленоид, пьезоэлектрический исполнительный механизм или электродвигатель.

Как показано на фиг.6А, исполнительный механизм 608 в виде электродвигателя приводит во вращение зубчатое колесо 616 и опорное колесо 604. Электрическая энергия генерируется электрогенератором 606, который может приводиться во вращение посредством шестерен 612, 614, когда пороговое устройство 332 находится в движении.

Замок 600 может содержать цилиндр 120, замочную скважину 122, направляющую 306 ключа, электрический контакт 302, кулачок 200, палец 314, приводной штифт 316, запорный штифт 318, рычаг 320, пружины 322, 324, 602, электронную схему 326, позиционный выключатель 328, опорное колесо 604 и стержень 610. Кроме того, замок 600 может быть связан с затворным механизмом 312.

На фиг.6А замок показан в состоянии, когда ключ 100 введен до упора в первый зуб 202 кулачка 200. Электронная схема 106 ключа может быть при этом подсоединена к электронной схеме 326 замка, поскольку между электрическим контактом 302 и скользящим контактом 108 и между телом 102 ключа и корпусом замка 600 образуются электрические соединения. Опорное колесо 604 удерживается в положении запирания стержнем 610 и связанной с ним пружиной 602. Исполнительный механизм находится в исходном положении, а активирующие операции аналогичны операциям профилей 506 и 504, проиллюстрированных на фиг.5В, 5D и 5F. Однако в варианте по фиг.6А муфта 334 заменена правым концом стержня 610, имеющего профиль 504.

В положении по фиг.6 В ключ 100 введен за пороговое положение, причем перед этим пороговое устройство 332 было взведено и запущено. Электрическая энергия производится генератором 606, приводимым во вращение через шестерни 612, 614 пороговым устройством 332. Запускается электронная схема 326, обеспечивая связь между замком 600 и ключом 100. Кулачок 200 не движется, хотя ключ 100 вводится в замок, поскольку второй зуб 204 кулачка 200 находится в вырезе 114 ключа 100. Тем самым обеспечивается достаточное время для выработки энергии и аутентификации ключа 100.

В положении по фиг.6С второй профиль 110 ключа 100 толкает вперед второй зуб 204. Исполнительный механизм приводится в действие путем отвода стержня 610 от опорного колеса 604 планкой 206. Активируется позиционный выключатель 328, функционирование исполнительного механизма 608 контролируется, а опорное колесо 604 поворачивается в положение отпирания при условии, что ключ 100 аутентифицирован. Если ключ 100 не аутентифицирован, исполнительный механизм 608 удерживается в положении запирания.

В положении по фиг.6D опорное колесо 604 удерживается в положении запирания. Опора 342 не подведена под рычаг 320. Палец 314, приводной штифт 316 и рычаг 320 отжаты вниз первым профилем 118 ключа, но запорный штифт 318 удерживается в положении запирания пружиной 322 так, что замок 600 не может быть открыт.

В положении по фиг.6Е опорное колесо 604 переведено электронной схемой 326 в положение отпирания. Опора 342 подведена под рычаг 320. Палец 314 и приводной штифт 316 отжаты вниз первым профилем 118 ключа, и рычаг 320 выводит запорный штифт 318 из цилиндра 120 замка. Замок 600 находится в состоянии, в котором его можно отпереть механическим путем, а затворный механизм 312 может быть открыт поворотом ключа 100. Когда ключ 100 поворачивается, цилиндр 120 замка обеспечивает опору для второго зуба 204 кулачка 200 так, что кулачок сохраняет свое положение во время поворота ключа. Профиль 104 ключа и замочная скважина 122 гарантируют, что ключ 100 будет возвращен в нулевое положение, показанное на фиг.1В, до того, как его можно будет извлечь из замка 600.

В положении по фиг.6F производится извлечение ключа 100. Запорный штифт 318 возвращен пружиной 322 в положение запирания. Приводной штифт 316 и палец 314 возвращены в свои исходные положения пружиной 324. Рычаг 320 возвращен в исходное положение вместе с приводным и запорным штифтами 316, 318. Планка 206 отжата в обратном направлении пружиной 602, а второй зуб 204 кулачка 200 возвращен в вырез 114 ключа 100. Пружина 602 протолкнула стержень 610 сквозь опорное колесо 604, которое вернулось в исходное положение. Когда ключ извлекается из замка, его третий профиль 116 и второй зуб 204 возвращают кулачок 200 в начальное положение, показанное на фиг.6А и 2С.

На фиг.7А представлен ключ 700, у которого имеются тело 702 и электронная схема (ЕК) 706. В теле 702 могут быть выполнены различные профили: профиль 704, задающий положение при повороте, первый профиль 718, второй профиль 710 и третий профиль 716, вырез 708, углубление 703 и направляющая 712. Электронная схема 706 ключа может связываться с замком беспроводным методом.

На фиг.7В ключ 700 показан полностью введенным в цилиндр 720 замка, в котором имеется паз 722 для второго зуба 204 кулачка 200. Паз 722 обеспечивает возможность поворота цилиндра 720 замка. Этот вариант демонстрирует, что при извлечении ключа 700 из цилиндра 720 замка кулачок 200 может быть возвращен в начальное положение без воздействия со стороны пружины. Второй зуб 204 кулачка 200 сконфигурирован так, что он выступает за внутреннюю стенку цилиндра 720 замка, когда ключ 700 полностью введен в этот цилиндр. Углубление 703, смежное с третьим профилем 716, выполнено с возможностью входа в него выступающей части второго зуба 204 кулачка 200. Благодаря этому в фазе извлечения ключа 700 третий профиль 716 контактирует со вторым зубом 204 кулачка 200 и поворачивает кулачок 200 в его начальное положение.

На фиг.7С показан в поперечном сечении цилиндр 720 замка и кулачок 200 при введенном ключе 700. Направляющая 712 ключа гарантирует, что первый зуб 202 кулачка не может запасть в вырез 708.

Далее со ссылкой на фиг.8 будет описан способ обеспечения срабатывания электромеханического замка. Помимо описываемых функций, могут быть реализованы между операциями или во время их выполнения и другие функции. Способ начинается на шаге 800.

Во время первой и второй фаз 818, 820 ввода ключа электрогенератору на шаге 802 посредством кулачка, взаимодействующего с ключом, передается механическая энергия. На шаге 810 посредством кулачка, взаимодействующего с ключом, механическим путем активируется исполнительный механизм. Следует отметить, что в проиллюстрированном на фиг.8 варианте шаги 802 и 810 разделены между первой и второй фазами 818, 820 ввода ключа, однако возможно и другое распределение этих шагов. Например, шаг 810 может выполняться до шага 802, т.е. оба этих шага могут выполняться в первой фазе 818 ввода ключа до выполнения шагов 804, 806 и 808. Соответственно, ни один из этих шагов не будет выполняться во второй фазе 820 ввода ключа

На шаге 804 из механической энергии электрогенератором производится электрическая энергия. На шаге 806 осуществляется считывание данных из внешнего источника. На шаге 808 данные сопоставляются с заданным критерием. Генерирование электрической энергии на шаге 804 может продолжаться, по меньшей мере, частично параллельно с шагом 806 и, возможно, с шагом 808.

В третьей фазе 822 ввода ключа исполнительный механизм под электронным управлением может устанавливать замок в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем с использованием электрической энергии при условии, что на шаге 812 установлено соответствие считанных данных заданному критерию.

Затем, в четвертой фазе 824 ввода ключа, на шаге 814, замок может быть открыт механическим путем. Четвертая фаза 824 ввода ключа может включать перевод запорного пальца посредством рычага в положение отпирания и поворот затворного механизма после того, как ключ был введен на максимальную глубину.

В фазе 826 извлечения ключа, на шаге 815, взаимодействующий с ключом кулачок возвращается в начальное положение, а исполнительный механизм механическим путем переустанавливается в состояние запирания.

Способ завершается на шаге 816.

Описанные операции (шаги) необязательно должны следовать в порядке, показанном на фиг.8: некоторые операции могут выполняться одновременно или в другом порядке. Как это было пояснено выше, возможны также, например, следующие последовательности операций: 800-802-804-806-808-810-812-814-815-816, 800-810-802-804-806-808-812-814-815-816. Примерами других возможных последовательностей являются, например, 800-802-810-804-806-808-812-814-815-816 и 800-802-804-810-806-808-812-814-815-816.

Описанный способ может быть модифицирован использованием описанных вариантов электромеханического замка и ключа.

Специалисту в данной области будет очевидно, что по мере развития технологии изобретение может быть реализовано и в других вариантах. Изобретение не ограничивается приведенными вариантами и примерами, а допускает модификации, не выходящие за пределы прилагаемой формулы.

Изобретение относится к электромеханическому запорному устройству, к способу его работы и к ключу для этого устройства. Техническим результатом является уменьшение потребления электроэнергии электромеханического замка за счет наличия средств для генерирования электрической энергии внутри замка. Способ содержит этапы, на которых во время первой и второй фаз (818, 820) ввода ключа передают (802) электрогенератору механическую энергию кулачком, взаимодействующим с ключом, и активируют (810) исполнительный механизм механическим путем посредством указанного кулачка; производят (804) посредством электрогенератора электрическую энергию из механической энергии; считывают (806) данные из внешнего источника; согласуют (808) данные с заданным критерием; и в фазе (826) извлечения ключа возвращают (815) кулачок в начальное положение и переставляют механическим путем исполнительный механизм в состояние запирания. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 34 ил.

1. Электромеханический замок, содержащий:
электрогенератор, выполненный с возможностью производить электрическую энергию из механической;
электронную схему, получающую электропитание и способную считывать данные из внешнего источника и сопоставлять эти данные с заданным критерием;
исполнительный механизм, получающий электропитание и выполненный с возможностью переводить замок из запертого состояния в состояние, в котором он может быть отперт механическим путем, и
взаимодействующий с ключом кулачок, приводимый в действие механической энергией и выполненный с возможностью обеспечивать следующую последовательность операций в замке при вводе в него ключа:
- в первой и второй фазах ввода ключа обеспечение передачи механической энергии электрогенератору и обеспечение, механическим путем, срабатывания исполнительного механизма;
- в фазе извлечения ключа, возвращение кулачка в начальное положение и обеспечение, механическим путем, переустановки исполнительного механизма в состояние запирания;
отличающийся тем, что замок дополнительно содержит цилиндр замка, а кулачок снабжен первым зубом, сконфигурированным для взаимодействия с ключом во время первой фазы ввода ключа, и вторым зубом, сконфигурированным для взаимодействия с ключом во время второй фазы ввода ключа, причем второй зуб сконфигурирован выступающим за внутреннюю стенку цилиндра замка, когда ключ полностью введен в указанный цилиндр, так что в фазе извлечения ключ контактирует со вторым зубом кулачка и поворачивает кулачок в его начальное положение.

2. Замок по п.1, отличающийся тем, что кулачок выполнен способным активировать, в третьей фазе ввода ключа, электронную схему для осуществления электронного управления исполнительным механизмом, чтобы установить замок в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем при условии, что считанные данные отвечают заданному критерию.

3. Замок по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит цилиндр, выполненный с возможностью поворачиваться из положения, соответствующего вводу ключа, в положение, соответствующее отпиранию замка, при этом замок сконфигурирован с возможностью извлечения из него ключа, только когда ключ находится в положении ввода.

4. Замок по п.1 или 2, отличающийся тем, что кулачок является поворотным кулачком.

5. Ключ для электромеханического замка, содержащий:
первый профиль, сконфигурированный для взаимодействия, при вводе ключа в замок, с кулачком замка, чтобы передать, механическим путем, механическую энергию, производимую пользователем замка, электрогенератору замка;
второй профиль, сконфигурированный для активирования электронной схемы для осуществления электронного управления исполнительным механизмом, чтобы установить замок в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем при условии, что данные, считанные замком из внешнего источника, отвечают заданному критерию, и
третий профиль, сконфигурированный для взаимодействия с кулачком при извлечении ключа пользователем с целью возврата кулачка в начальное положение и переустановки, механическим путем, исполнительного механизма в состояние запирания;
отличающийся тем, что в ключе выполнено углубление, смежное с третьим профилем и выполненное с возможностью входа в него выступающей части кулачка и с обеспечением тем самым того, что в фазе извлечения ключа третий профиль контактирует с кулачком, поворачивая кулачок в его начальное положение.

6. Ключ по п.5, отличающийся тем, что первый или второй профиль сконфигурирован для взаимодействия с кулачком во время ввода ключа с целью обеспечить, механическим путем, функционирование исполнительного механизма.

7. Ключ по п.5 или 6, отличающийся тем, что дополнительно содержит электронную схему, сконфигурированную для хранения данных.

8. Ключ по п.5 или 6, отличающийся тем, что выполнен с возможностью взаимодействия с цилиндром замка и поворота вместе с ним из положения, соответствующего вводу ключа, в положение, соответствующее отпиранию замка, при этом ключ дополнительно содержит четвертый профиль, сконфигурированный для такого взаимодействия с замком, при котором ключ может извлекаться из замка, только когда ключ находится в положении ввода.

9. Ключ по п.5 или 6, отличающийся тем, что у него имеется вырез, расположенный между первым профилем и вторым профилем и служащий для обеспечения, во время ввода ключа, задержки для осуществления считывания электронной схемой замка данных из внешнего источника и их сопоставления с заданным критерием.

10. Способ приведения в действие электромеханического замка, включающий:
передачу электрогенератору, во время первой и второй фаз ввода ключа, механической энергии кулачком, взаимодействующим с ключом, и активирование исполнительного механизма механическим путем посредством указанного кулачка;
производство посредством электрогенератора электрической энергии из механической энергии;
считывание данных из внешнего источника;
сопоставление данных с заданным критерием и
в фазе извлечения ключа возвращение кулачка в начальное положение и переустановку, механическим путем, исполнительного механизма в состояние запирания.

11. Способ по п.10, дополнительно включающий:
электронное управление, в третьей фазе ввода ключа, исполнительным механизмом для установки замка в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем с использованием электрической энергии при условии, что считанные данные отвечают заданному критерию.

12. Электромеханический замок, содержащий:
генерирующее средство для производства электрической энергии из механической энергии;
питаемое электрической энергией средство считывания данных из внешнего источника;
питаемое электрической энергией средство сопоставления данных с заданным критерием;
питаемое электрической энергией исполнительное средство для перевода замка из запертого состояния в состояние, когда его можно отпереть механическим путем, и
питаемое механической энергией организующее средство для обеспечения следующей последовательности операций в замке при вводе в него ключа:
- в первой и второй фазах ввода ключа обеспечение передачи механической энергии генерирующему средству и обеспечение, механическим путем, срабатывания исполнительного механизма;
- в фазе извлечения ключа возвращение организующего средства в исходное положение и обеспечение, механическим путем, переустановки исполнительного средства в состояние запирания.

13. Замок по п.12, отличающийся тем, что организующее средство, в третьей фазе ввода ключа, активирует средство сопоставления данных для осуществления электронного управления исполнительным средством, чтобы установить замок в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем при условии, что считанные данные отвечают заданному критерию.

14. Ключ для электромеханического замка, содержащий:
средство взаимодействия с кулачком при вводе ключа в замок, чтобы передать, механическим путем, механическую энергию, производимую пользователем замка, электрогенератору замка;
средство активирования электронной схемы для осуществления электронного управления исполнительным механизмом, чтобы установить замок в состояние, в котором его можно отпереть механическим путем при условии, что данные, считанные замком из внешнего источника, отвечают заданному критерию, и
средство для взаимодействия с кулачком при извлечении ключа пользователем с целью возврата кулачка в начальное положение и переустановки, механическим путем, исполнительного механизма в состояние запирания.

15. Ключ по п.14, отличающийся тем, что дополнительно содержит средство для взаимодействия с кулачком во время ввода ключа с целью обеспечить, механическим путем, функционирование исполнительного механизма.