專利名稱：嵌入式電子鎖的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子鎖。
背景技術：
電子鎖是一種應用越來越廣泛的新型鎖具，是傳統(tǒng)機械鎖具的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
目前市場上見到的電子鎖，無論是采用交流或直流工作的，工作功耗一般均在數(shù)瓦(W)到十來瓦(即工作電壓多為12-24V，工作電流為0.2-2A)，這類電子鎖由于效率低、功耗高，所以要求供電系統(tǒng)容量大，因而不能匹配體積、重量、電源功耗不斷降低的微電子控制電路，也導致在一些電源功耗要求十分嚴格或經(jīng)常停電的場合幾乎無法應用，因此制約了電控鎖的普及推廣和換代，因此電子鎖的應用一直局限于賓館、辦公樓等高檔的商業(yè)場所，而不能進入家庭中廣泛應用；而且其機電結構較復雜，安裝、維護需要具備一定的專業(yè)技能，難度較大；而對于現(xiàn)有的普通機械鎖，如果要改裝成電子鎖，現(xiàn)有技術中只能將其整個鎖更換，因此不能同傳統(tǒng)的機械鎖很好的融合起來，更換成本高，也不利于推廣應用。

發(fā)明內容本實用新型的發(fā)明目的就是要克服以上現(xiàn)有技術中的不足之處，提出一種低耗電、小體積、易于安裝、可方便改裝傳統(tǒng)機械鎖的嵌入式電子鎖。
為此本實用新型提出了一種嵌入式電子鎖，包括控制裝置和鎖芯，所述控制裝置包括主控電路，主功能是提供身份認證、控制信號的輸出；所述鎖芯包括主動組件1、從動組件2和固定組件3，所述主動組件、被動組件設置于所述固定組件內；或所述固定組件被包含于所述主動組件或被動組件內；所述固定組件、主動組件或被動組件之一集成有離合機構10，所述控制裝置控制信號輸出端與所述離合機構控制端電連接，用于通過控制所述離合機構的動作以控制所述主動組件與所述從動組件的離合狀態(tài)。
上述的嵌入式電子鎖，所述離合機構包括動力裝置100和由所述動力裝置驅動伸縮的離合銷。所述離合銷包括第一離合銷101、彈簧103和第二離合銷102，所述第一離合銷與所述動力裝置的驅動軸固定連接，所述彈簧一端與所述第一離合銷固定連接，另一端與所述第二離合銷固定連接。所述動力裝置100優(yōu)選具有驅動軸沿軸向伸縮功能的電動機。
上述的嵌入式電子鎖，所述鎖芯還包括相對鎖定機構30。集成于主動組件或從動組件，具有與所述固定組件活動配合的鎖定銷；用于在常態(tài)下將所述固定組件與主動組件或從動組件相對鎖定，在合法外力的驅動下，或根據(jù)合法外部命令自身產(chǎn)生動力的驅動下，帶動鎖定銷脫離與所述固定部件的機械配合。
上述的嵌入式電子鎖，其特征是集成有所述離合機構的固定組件、主動組件或從動組件設置有用于導通電信號的觸點、軌道或電刷11。所述主動組件或/和從動組件設置有勢能存儲機構4。還包括微型發(fā)電機，集成于所述控制裝置或主動組件或從動組件，與所述勢能儲存機構機械連接，用于將所述勢能儲存機構的機械能轉換為電能。還包括電能存儲裝置，與所述微型發(fā)電機電連接。
上述的嵌入式電子鎖，還包括一個或多個延時控制裝置，設置于所述控制裝置或主動組件或從動組件，用于控制能量釋放過程。
上述的嵌入式電子鎖，所述控制裝置包括電源定時切斷或休眠模塊、信號采樣和存儲模塊，用于采集、記錄各種內、外界信號或處理相應的信號在需要時可以形成控制信號輸出，目的提供黑匣子或/和監(jiān)控功能，有效地進行系統(tǒng)非法使用記錄或容錯處理，如音視頻信息的采集、記錄等，工作模塊出錯后啟用備用方案等功能。還包括可與外界進行無線通信的無線收發(fā)模塊。
上述的嵌入式電子鎖，所述鎖芯還包括恢復初始狀態(tài)的裝置。
采用本實用新型的有益效果是通過將離合機構集成于鎖芯內，兼顧了傳統(tǒng)鎖的接口特點；可以制造成與現(xiàn)有各種機械鎖芯相同的形狀，直接替代現(xiàn)有機械鎖具，能夠簡單快捷地將原有的機械鎖升級改裝為電子鎖。
備份方便，容易形成多套獨立的備份組件同時不增加體積。使得完全放棄機械鑰匙成為可能。
將多種鎖具的輔助功能如恢復初始狀態(tài)機構、相對鎖定機構等集成于鎖芯內，大大降低了電子鎖的整體體積。
驅動組件的力量可以很小，節(jié)省了寶貴的電力；將電子鎖工作過程中的機械能轉化為電能，節(jié)省電子鎖對供電電能的需求，可以大大延長電子鎖電源的更換時間，使電子鎖的維護周期可以隔得更長。
可以進行各種功能擴展，適應數(shù)字化控制的要求。

圖1是本實用新型實施例一的鎖芯結構示意圖；圖2是本實用新型實施例二的鎖芯結構示意圖3是本實用新型離合機構結構示意圖；圖4是帶相對鎖定機構的本實用新型結構示意圖；圖5是本實用新型相對鎖定機構原理示意圖；圖6是本實用新型從動組件與相對鎖定機構配合的同心孔示意圖；圖7是實施例一主動組件與從動組件結合的示意圖；圖8是實施例一主動組件與從動組件分離的示意圖；圖9是實施例一集成微型發(fā)電機的結構示意圖；圖10是實施例一微型發(fā)電機與勢能存儲裝置配合的示意圖；圖11是本實用新型實施例二的鎖芯結構示意圖；圖12是本實用新型實施例三的鎖芯在閉合時結構示意圖；圖13本實用新型實施例三的鎖芯在開啟時結構示意圖；圖14、圖15、圖16、圖17是各種異型鎖芯的結構示意圖；圖18是本實用新型所用電機的結構示意圖；圖19是圖18所示電機局部結構示意圖；圖20是圖18所示電機的定子示意圖；圖21是控制裝置與鎖芯關系示意圖；圖22是一種鎖簧的結構示意圖。
具體實施方式下面通過具體的實施例并結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。
實施例一如圖1所示，是一種常開鎖芯，鎖芯分為三部分，即主動組件1、從動組件2和固定組件3，主動組件與從動組件被收容在固定組件內，可以相對固定組件轉動，主動組件和從動組件可以相對轉動。離合機構10集成在主動組件內，包括動力裝置100和由動力裝置驅動伸縮的離合銷。動力裝置優(yōu)選驅動軸能沿軸向做伸縮運動的電動機。當離合銷104伸出時離合處于閉合狀態(tài)，此時兩個部分相對鎖定，外力可以直接傳遞到電子鎖的工作部件。反之，當離合銷縮回時離合處于分離狀態(tài)，此時兩個部分相對分離，外力無法傳遞到電子鎖的工作部件。此種鎖可以集成多套工作組件以備份，當其中一個組件失效時，可以啟用備份組件來完成相應的功能。
離合機構用電動機將主動組件和從動組件通過離合銷104來完成相對鎖定功能，如圖7所示；和分離主動組件和從動組件完成分離功能，如圖8所示。
如圖18所示，電動機的轉子106可以完成伸出和縮進功能，如圖19所示的外螺紋和如圖20所示的內螺紋相扣，目的是當?shù)谝浑x合銷101旋轉時，相對于定子105沿軸向運動；如圖5、圖6所示，此例中銷有一個限制其轉動的裝置。轉子的外徑或部分外徑是非圓柱形(如長方形)，當他同電動機的外殼轉子出口(供上述長方形伸出用的長方形孔)發(fā)生接觸時不會產(chǎn)生轉動從而完成了限制轉動的目的。目的是通過這種方式完成離合功能。優(yōu)勢最大化的減少中間件帶來的能量浪費問題，節(jié)省寶貴的電力。
如圖3所示，離合機構的離合銷包括第一離合銷101、第二離合銷102和彈簧103；第一離合銷101上集成了彈簧103，彈簧上面集成了第二離合銷102。目的有兩個a、當彈簧上面集成的第二離合銷工作時外力經(jīng)彈簧緩沖后降低了對電動機的損壞能力。b、當?shù)谝浑x合銷101伸出時，彈簧上面的第二離合銷被推動到工作位置，當工作位置不在工作狀態(tài)時，彈簧被壓縮儲能直到位置恢復至工作狀態(tài)時彈簧釋放能量將第二離合銷推到正常工作位置；反之，當?shù)谝浑x合銷縮回而彈簧上面的第二離合銷被卡住時，彈簧被拉伸儲能，當卡住第二離合銷的力消失后，彈簧拉力釋放將銷拉回。優(yōu)勢是電動機工作時不必擔心鎖定和分離功能是否完成，將電動機的工作效率和電磁鐵的優(yōu)勢合二為一。
主動組件與從動組件集成恢復初始狀態(tài)機構，可以在受外恢復力的作用下恢復初始狀態(tài)。其可以是集成在其上的勢能存儲裝置，或集成在外套上的勢能存儲裝置，勢能存儲裝置如彈簧、彈簧片等。外力的概念指的是主動組件和從動組件受施力方或施力方的相對一方的力，當他們具有恢復初始化能力時分別帶動主動組件和從動組件恢復原來的狀態(tài)。當主動組件或從動組件相對于初始位置移動后并且當作用力消失后在此裝置的作用下回到初始位置。此裝置解決方案有很多，其中典型的是采用軸向儲能彈簧或金屬彈簧卷片儲能方式完成工作，如常見的卷尺縮回原理。
如圖4所示，鎖芯帶有相對鎖定裝置，此裝置在鎖定狀態(tài)下相對鎖定鎖芯的驅動開鎖的部分，當受到合法外力的情況下，此裝置先行開啟后鎖芯的相應部分進入工作狀態(tài)。原理如圖5所示，集成在電動機上的銷伸出時先通過力臂32或鉸鏈帶動鎖定銷31縮回到能使從動組件2相對于圖4所示的固定組件3位置后，從動組件2才啟動開鎖過程。其原理是通過的同心孔實現(xiàn)的，當鎖芯轉動時，連接鉸鏈在同心孔中空間運動，帶動鎖定銷與固定組件分離從而完成功能。
控制裝置可以部分或全部集成在鎖芯上，為了能使多個電子功能模塊集成于狹小空間，將一塊大的電路板拆分成多個小板，眾多的小板通過接口電路縱向(相對于鎖芯)或橫向、或縱橫向層疊分布在鎖芯上，或采用軟性電路將電路板折疊或彎曲集成于鎖芯上。也可以與鎖芯分別獨立設置。優(yōu)勢是可充分利用空間或控制與動力源分離以提高安全。
鎖芯集成一個或多個延時控制裝置以完成釋放能量過程。如集成機械擒縱器和勢能存儲裝置(如彈簧)用以完成延時控制過程減少系統(tǒng)的耗電量。
鎖芯集成了一個機械延時控制裝置。這個裝置還可以是控制裝置中設置的電源休眠裝置。當此裝置在工作狀態(tài)時，每次通電后一個預定的時間后自動切斷電源或進入休眠狀態(tài)以節(jié)省電力。鎖芯集成了軌道或電刷11，以便于電源接入、數(shù)據(jù)與外界的交換等。在主動組件、從動組件轉動時不影響電源接入、數(shù)據(jù)與外界的交換等功能的繼續(xù)。
如圖9所示，控制裝置或鎖芯集成了一個微型發(fā)電機6。此裝置可通過外力作用工作，可通過門把手活門軸的轉動力存儲在勢能存儲裝置的勢能通過力傳動裝置將力傳到此發(fā)電機上轉化為電力工系統(tǒng)工作。原理是如示意圖10，如被壓縮的彈簧，將彈簧的勢能轉變?yōu)樾D力，扭轉力帶動一個力傳動裝置5，采用隨意彎曲的鋼絲52，鋼絲外套支掌外套51，鋼絲能在外套內自由轉動。上述裝置將旋轉力傳送到發(fā)電機并帶動他發(fā)電。力傳動裝置的力可以直接從主動組件或從動組件的軸向引入。目的是節(jié)省電力或使裝置省去電源供應。
實施例二如圖11所示，本例與實施例一的不同之處在于，鎖芯的固定組件、主動組件與從動組件的相對位置結構有所變化，固定組件3為外套，中間層為從動組件2，里層實心軸為主動組件，離合機構10集成在主動組件上，其離合方向為與軸向垂直的縱向。本例是一種常閉鎖，離合機構10的離合銷伸出時處于閉合狀態(tài)，此時兩個部分相對鎖定，外力無法傳遞到電子鎖的工作部件。反之，離合銷縮回時處于分離狀態(tài)，此時兩個部分相對分離，外力通過主動組件的離合銷傳遞到電子鎖的工作部件。
實施例三如圖12、13所示，本例與實施例二不同之處在于，離合機構10集成于固定組件上，離合方向垂直于鎖芯軸線方向，內兩層是兩個不同管徑的同心管，選取任一個作為主動組件1，另一個為從動組件2，內層空心或實心。在離合銷的正下方位置的主動組件、從動組件相對應的位置開鎖簧孔，兩層鎖簧孔是貫通的，內置第一鎖簧106、第二鎖簧107。
離合銷的外徑不大于第一鎖簧106的外徑。鎖簧有如下要求第一鎖簧106的長度小于中間管壁厚度，第二鎖簧107的長度不大于中間管壁厚度，第一鎖簧106的長度加第二鎖簧107的長度大于中間管壁厚度。只有滿足上述條件，在分離狀態(tài)下，中間層、內層能相對自由轉動。在閉合時，中間層、內層能相對鎖定從而完成同步運動的功能。
主動組件、從動組件有如下兩種連接方法a、中間管子作為主動組件提供給開鎖受力用(如把手等)，最里層的實心柱或空心管作為從動組件與鎖的驅動裝置相連(將開鎖的力傳給鎖的驅動裝置由驅動裝置將鎖打開或直接驅動鎖銷；b、中間管子作為從動組件與鎖的驅動裝置相連(將開鎖的力傳給鎖的驅動裝置由驅動裝置將鎖打開或直接驅動鎖銷)，最里層的實心柱或空心管作為主動組件提供給開鎖受力用(如把手等)。在固定組件、主動組件、從動組件上在相對應的位置(如圖所示的鎖簧的位置)各開一個供鎖簧工作的孔，外管為固定組件，集成電動機，離合銷的外徑不大于鎖簧的外徑。非工作時，使第一鎖簧106置于固定組件管壁中，使第二鎖簧107置于中間層的管壁中，實心柱或空心管之外，如圖12所示，這樣，當有外力旋轉內兩層任一層時，其他層處于非受力狀態(tài)。反之，工作時，使第一鎖簧106位于中間管壁中，第二鎖簧107位于中間管子和最里層實心柱或空心管子間從而使兩個組件相對鎖定，同時使離合銷處于中間管子之外的位置，如圖13所示。這樣，當有外力旋轉內兩層任一層時，另一層處于受力狀態(tài)，從而將作用力傳遞給鎖的驅動裝置由驅動裝置將鎖打開或直接驅動鎖銷將鎖打開。當由電磁鐵或電動機與第一鎖簧106、第二鎖簧107形成的組件為多個時，只要有一組正常工作就能使電子鎖處于正常工作狀態(tài)，因此，組件的關系是互為備份。
實施例四將如圖12所示的離合機構采用外置的方式，離合銷的長度適當加長，或作為固定組件的外層套管管壁厚度減少，其特點是鎖芯外有一個電磁鐵或電動機垂直于鎖芯軸線方向(見示意圖)，鎖芯外兩層由同心柱狀結構構成，內層由同心柱狀結構或實心柱狀構成。在離合銷正下方位置的內外層相對應的位置開鎖簧孔，外兩層的鎖簧孔是貫通的。內置第一鎖簧106、第二鎖簧107。
離合銷的外徑不大于第一鎖簧的外徑。
鎖芯的鎖簧有如下要求第一鎖簧106的長度小于中間管壁厚度，第二鎖簧107的長度不大于中間管壁厚度，第一鎖簧106的長度加第二鎖簧107的長度大于中間管壁厚度。
鎖簧的的形狀可以視應用環(huán)境而設計，如圖22是一種鎖簧的結構示意圖，目的完成應用功能即可。
上述的電動機與第一鎖簧106、第二鎖簧107形成一套組件，此組件可以多組集成于鎖芯上，以利于備份。
如圖14-17所示，本實用新型可以設計成異型結構組件，基本原理相同，目的是完成目標功能。如主動組件的凸軸可以做成方形、三角形等，如示意圖的主動組件、從動組件可以做成凸、凹組件咬合而成，而固定組件由具固定作用的其他形狀組成。目標是完成固定功能同時使內兩層組件在工作時鎖簧不至于掉出，復位時鎖簧能夠復回原位。
圖21是控制裝置與鎖芯關系示意圖，控制裝置與鎖芯的關系可以是1、控制裝置與鎖芯集成與一體；2、控制裝置通過接口電路與鎖芯相連。
以上各例中的相對鎖定機構、恢復初始狀態(tài)機構等的結構并不局限于各例所述，只要能夠實現(xiàn)相對鎖定功能、恢復初始狀態(tài)功能的目的即可。如相對鎖定機構可以與齒輪帶動的機械方式使鎖定銷脫離相對鎖定位置，還可以集成一個施力機構，根據(jù)外界的合法信號命令，對鎖定銷施加一個作用力，使其脫離相對鎖定位置。
總體結構應用是將傳統(tǒng)的鎖具除去鎖芯(鎖體上帶有鎖簧直接用鑰匙轉動的組件)和機械鑰匙部分與本文所述的控制裝置和鎖芯結合從而形成一個完整的電子鎖。這就是本發(fā)明的最終目的所在。
權利要求1.一種嵌入式電子鎖，包括控制裝置和鎖芯，所述控制裝置包括主控電路；其特征是所述鎖芯包括主動組件(1)、從動組件(2)和固定組件(3)，所述主動組件、被動組件設置于所述固定組件內；或所述固定組件被包含于所述主動組件或被動組件內；還包括離合機構(10)，外置或集成于所述固定組件、主動組件或被動組件之一；所述控制裝置控制信號輸出端與所述離合機構控制端電連接，用于通過控制所述離合機構的動作以控制所述主動組件與所述從動組件的離合狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的嵌入式電子鎖，其特征是所述離合機構包括動力裝置(100)和由所述動力裝置驅動伸縮的離合銷。
3.如權利要求2所述的嵌入式電子鎖，其特征是所述離合機構的動力裝置是驅動軸能沿軸向做伸縮運動的電動機。
4.如權利要求1所述的嵌入式電子鎖，其特征是所述鎖芯還包括相對鎖定機構(30)，集成于主動組件或從動組件，具有與所述固定組件活動配合的鎖定銷；用于在常態(tài)下將所述固定組件與主動組件或從動組件相對鎖定，在合法外力的驅動下，或根據(jù)合法外部命令自身產(chǎn)生動力的驅動下，帶動鎖定銷脫離與所述固定部件的機械配合。
5.如權利要求1所述的嵌入式電子鎖，其特征是所述鎖芯還包括恢復初始狀態(tài)機構；用于當主動組件或從動組件相對于初始位置移動后并且當作用力消失后在此裝置的作用下回到初始位置。
6.如權利要求2所述的嵌入式電子鎖，其特征是所述離合銷包括第一離合銷(101)、彈簧(103)和第二離合銷(102)，所述第一離合銷與所述動力裝置的驅動軸固定連接，所述彈簧一端與所述第一離合銷固定連接，另一端與所述第二離合銷固定連接。
7.如權利要求1所述的嵌入式電子鎖，其特征是還包括勢能存儲機構(4)及微型發(fā)電裝置，二者機械連接，設置于所述控制裝置或/和主動組件或/和從動組件；用于將所述勢能儲存機構的機械能轉換為電能。
8.如權利要求1所述的嵌入式電子鎖，其特征是還包括一個或多個延時控制裝置，設置于所述控制裝置或/和主動組件或/和從動組件，用于控制能量釋放過程。
9.如權利要求1所述的嵌入式電子鎖，其特征是還包括集成于鎖芯的電源定時切斷或集成于所述控制裝置的電源休眠模塊。
10.如權利要求1所述的嵌入式電子鎖，其特征是所述控制裝置包括信號采樣和存儲模塊，用于采集、記錄或處理各種內、外界信號或形成控制信號輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種嵌入式電子鎖，包括控制裝置和鎖芯，所述控制裝置包括主控電路；所述鎖芯包括主動組件(1)、從動組件(2)和固定組件(3)，所述主動組件、被動組件設置于所述固定組件內；或所述固定組件被包含于所述主動組件或被動組件內；所述固定組件、主動組件或被動組件之一集成有離合機構(10)；通過將離合機構集成于鎖芯內，兼顧了傳統(tǒng)鎖的接口特點；可以制造成與現(xiàn)有各種機械鎖芯相同的形狀，直接替代現(xiàn)有機械鎖具，能夠簡單快捷地將原有的機械鎖升級改裝為電子鎖；備份方便，容易形成多套獨立的備份組件同時不增加體積，使得完全放棄機械鑰匙成為可能。
文檔編號E05B47/06GK2760185SQ200420072118
公開日2006年2月22日 申請日期2004年7月27日 優(yōu)先權日2004年7月27日
發(fā)明者徐文祥 申請人:徐文祥