自闭锁磁性闭锁机构 【技术领域】
本发明涉及一种磁性闩锁，这种磁性闩锁适于用在这样的大门或房门上，即，在这种大门或房门偏移到它应被闭锁的位置时需要可以自动闭锁。为了解锁而提供了一个致动器，以便可以将大门或房门远离它的闭锁位置打开，通常是枢转开。
在各个实施例中的本发明为当前可获得的选择提供了新颖并有益的变型，并使得发明本身确实适于结合诸如优质圆筒销子锁的安全锁的各种实施形式。
背景技术
在磁性闭锁装置中的显著改进是PCT国际申请WO92/03631的主题，基于该申请的美国专利5362116授权给了David Doyle和Neil Dunne。这个发明已经转让给了本发明的受让人。Doyle和Dunne发明涉及一种垂直操作的磁性闩锁，这种闩锁特别用于游泳池大门，带有空动结构，以便在手动缩回且在开启大门之后，掣子销由弹簧偏压而保持在升高的缩回位置，并且制动机构不会克服偏压弹簧施加向下的加载力(load-imposing force)。
虽然已经成功地采用这种装置，但是已经构想本发明，来以不同的形式为不同的用途提供一个新颖的、创造性的和可替代的实施方式。实际上，可以用本发明来提供磁性闭锁，作为带有弹簧门锁的传统撞柱挡板(striker plate)的一种替代形式，并且本发明可以使其本身适于结合各种锁的各种形式。
本发明地各实施例可以构想为不仅可以扩展到可手动致动形式(如具有可旋转的旋钮或可旋转的把手的实施例)，而且可以扩展到借助于允许远程致动的其他装置，如螺线管或电机来致动。在这些实施例中尤其重要的是磁性闭锁的固有特性，正如Doyle和Dunne的先前专利锁证实的那样，由此当大门或房门摆动到它的封闭位置时，与传统的大门闩锁相反(在传统的大门闩锁中，在大门进入到闭锁接合之前需要力来首先将弹簧偏置的掣子销远离闭锁位置移动)，利用Doyle和Dunne的装置，则没有这种困扰。在具有自动门关闭装置的设备中这尤其有益。
【发明内容】
本发明体现为一种自闭锁装置，用于将两个元件闭锁在预定位置，这两个元件否则彼此可相对移动，该装置包括闩锁臂和保持元件，该保持元件在使用时为闩锁臂提供一个闭锁台肩，闩锁臂和保持元件中的至少一个提供磁场，而另一个具有磁性，闩锁臂布置成可移动地安装到所述各元件中的第一个上，而保持元件布置成与所述元件中的第二个相关联，在各元件处于预定位置时，闩锁臂和保持元件在磁场的作用下经历相对运动而进入闭锁位置，并然后两个元件的相对运动基本上由相互接合的闩锁臂的接合位置和闭锁台肩所阻止，闩锁臂可在所施加的力的作用下远离保持元件移动到缩回位置，从而各元件可以移开；该装置还包括：
(a)弹性偏压元件，该元件与闩锁臂相关联，以便将闩锁臂偏压到缩回位置，但是当各元件处于预定位置时，该弹性偏压元件在闩锁臂上的偏压力小于由磁场施加在闩锁臂上的力；
(b)致动器，该致动器可移动地安装在壳体上，并从壳体横向延伸到闭锁部分的位移路径上，用来接纳偏移力，以便将闩锁臂从其闭锁位置偏移到它的缩回位置，由此两个元件可以远离预定位置移动；
(c)连接器，该连接器用于连接致动器和闩锁臂，以便将闩锁臂从其闭锁位置偏移到其缩回位置，并且使得致动器相对于连接器自由移动；以及
(d)第二偏压元件，在去除偏移力时，第二偏压元件将致动器返回至其初始位置，使得偏压元件保持闩锁臂和连接器基本上处于其缩回位置，由此当处于预定位置时，闩锁臂可在磁力作用下克服偏压装置偏移，以重新确立其闭锁位置。
本发明可以通过在致动器和闩锁臂之间包括一个空动互连，由此在处于缩回位置时，在闩锁臂及其偏压元件上不施加明显的载荷。
在从属发明中，致动器可以被设计成以直线、弧形或旋转方式在闩锁臂偏移的平面内或横切该平面移动。
一个特定的实施例是这样的，其中，闩锁臂安装成在壳体内往复运动，而壳体也以旋转致动器的形式安装致动器，该致动器可以包括一个传统的可旋转把手，可以选择在装置的每一侧上设置一个把手，例如，在大门的每一侧设置一个把手。出于安全缘故，每个把手可以包括有一个闭锁机构，如触片锁(wafer lock)或圆筒销子锁。壳体可以包括有其他的闭锁机构。
一个实施例提供了一个具有间隔开的导引件的托架，闩锁臂的安装元件可以沿着该导引件滑动，该闩锁臂包括有一个销柱，围绕这个销柱安装有一个螺旋压缩偏压弹簧，作为偏压装置。在这个实施例中，可以提供一个扭簧，作为旋转致动装置(如把手)的复位装置。
如参照所示实施例描述的，闩锁臂可以采取大致C形形式的托架，该托架在壳体的导轨内移动，并且C形托架在其开口端具有凸角，用来与相应的突起元件相接合，而该突起元件与连接到可旋转把手上的心柱(barrel)相关联。
但是，一种替代的方法是为闩锁臂提供一个鼓状结构，一个柔性连接元件围绕该鼓状结构延伸。这种结构是这样的，当闩锁臂处于闭锁位置时，所述元件被延伸并有可能被拉紧，并且鼓被致动器转动会导致闩锁臂缩回。这种结构是这样的，在大门(房门)移动到开启位置之后，偏压装置将闩锁臂保持在其缩回位置，并且早先施加到柔性元件上的张力被释放，使得没有或只有很小的载荷施加到偏压装置上。
该装置可以包括一个致动器，通过用来远程大门开启控制的远程致动来偏移闩锁臂。然而，认为具有把手的直接操作的门锁具有更广阔的市场。
本发明的实施例可以形成为与传统的圆筒销子锁门锁相一致的体积、形状以及构型，即，在大约15cm×10cm×5cm的范围内。
各实施例可以具有永久磁铁提供的磁铁材料，该永久磁铁具有大约12千高斯的剩磁(残留磁通量密度)，并且闩锁臂具有带磁性的销柱，并且该销柱的横向尺寸大约是8mm，优选的是，该销柱密封在保持元件的主体之内，并且闩锁臂具有一个钢销柱，这个钢销柱提供闭锁部分，并且为具有磁性的适当等级的钢。
取代用于致动装置的可旋转旋钮或可旋转把手，本发明也使其本身适于远程致动的实施例，例如，利用螺线管结构或电机造成致动器旋转从而使闩锁臂缩回的远程电致动。
通常，这种结构在致动器和闩锁臂之间包括有一个空动互连，使得在处于缩回位置时，对闩锁臂及其偏压装置施加很小的载荷，或优选地不施加载荷。
尽管对于本发明的各实施例来说，重要的市场在于包括有钥匙致动机构的门锁，如触片锁或圆筒销子锁，但是各实施例可以是简单的无锁闩锁机构，或者是在一个把手上具有突出按钮(egress button)，而另一个把手上具有锁的实施例。
本发明的实施例可以通过具有一个偏心驱动销柱来提供空动效果，该驱动销柱在闭锁致动时被偏移，从而将内部元件从缩回位置(在该位置处，在把手转动时内部元件自由旋转)偏移到伸出位置，在该伸出位置，该内部元件与一个凸缘接合，从而转动凸缘，而凸缘又偏移托架，从而缩回闩锁臂。
在此使用的术语“包括”(以及它的各种变形)用于“具有”或“包含”等的广泛含义，而并不仅限于“只由……构成”的含义。
【附图说明】
参照附图，将进一步举例说明本发明，图中：
图1A、1B和1C分别是适于配装到大门上的本发明实施例的平面图、前视图和端视图(在图1A的箭头A的方向看)；
图2是图1A到1C的实施例的装置的分解图；
图3是装置的致动心柱(actuating barrel)的放大比例的端视图；
图4是致动心柱的放大比例的立体图；
图5是闩锁臂的滑动托架的放大比例的端视图；
图6是图5的滑动托架的正视图；
图7是去除了前壳体的正视图，并示出具有闩锁臂的闩锁销柱的闭锁结构，该闩锁销柱延伸到闭锁接合于闩锁块的空腔内；
图8对应于图7，而是在致动把手转动以缩回闩锁销柱来允许相关的大门摆开之后的状态；
图9是对应于图8的视图，而是在释放手柄以返回到其通常位置，并且闩锁销柱保持在缩回位置之后的状态；
图10是第二实施例的局部分解立体图；
图11是处于闭锁结构并且闩锁销柱由磁力接合到接收闩锁块内情况下的图10的实施例的横截面图；
图12是旋转致动以放大比例示出的第二实施例的机构并且处于闭锁结构的放大比例视图；
图13是对应于图12的视图，示出了解脱结构；
图14是第三实施例的分解图；
图15是第四实施例的分解图；
图16是本发明第五实施例的视图，该实施例利用柔性导线来提供空动系统；
图17是图16的实施例的视图，其中把手被压下；
图18是图16和17的实施例的视图，其中，把手在压下之后返回到其中立位置；
图19是为远程致动而改进的实施例的示意图；
图20是第七实施例在致动以缩回闩锁销柱时的局部剖视图；以及
图21是图20的实施例在致动器释放并且已经到达大门关闭位置以及闩锁销柱磁性偏移到闭锁部分时的视图。
【具体实施方式】
图1A到1C中总地示出的大门闩锁是以组装的形式和安装之前的形式示出。闩锁10包括要安装到大门立柱上的可闭锁闩锁模块11以及适于安装到固定的大门立柱上的接收闩锁块12。闩锁模块11具有前壳体13和后壳体14，它们适于安装到大门立柱的相对两侧上。提供了前把手15和后把手16，并且为了独立闭锁的目的，为每个把手提供了安全圆筒销子锁17。
在图2中更详细地示出各部件。为了安装到矩形横截面的大门立柱上，为了将各部件安装到壳体13和14内以及为了安装把手15和16，提供来安装结构20。安装结构20包括背板21和整体的端壁23，其中背板21具有间隔开的平行沟槽22，以便移动闩锁销柱组件，而端壁23具有一个小的凸缘，该凸缘围绕一个小孔(未示出)，而闩锁销柱25可以通过这个小孔移动。在组装时，螺旋压缩弹簧26安装到闩锁销柱上，并且闩锁销柱25的右手端通过接合到大致C形的托架31的圆柱形突起30内而得以安装。托架31具有整体的平行导引条32，该导引条32从其后表面伸出，用来滑动接合在背板21的沟槽22内。
致动心柱33(如图3和图4详细示出的)要由把手转动，并且相对于闩锁销柱25轴向偏移托架。在通过将前把手15的端部34穿过前壳体13内的小孔而将该把手组装时，心柱与该端部34接合。一个弧形突片40从端部34伸出，以接合到心柱33的狭槽中，以便传递转动。心柱33穿过背板21内的小孔而连接到后把手16的端部35上。弧形突片40也与心柱33后部上的狭槽接合，来传递转动。
如从图3中清楚看出的，致动心柱33具有一个矩形通孔38，用来接纳一个从圆筒销子锁17的后部伸出的传统致动杆。心柱具有这样的结构，即：只有在已经转动钥匙来开启锁17时，才允许心柱转动，如现在参照图3和图4所描述的。
心柱33的后端具有用来容纳来自后把手的相应弧形突片40的沟槽39，以便在组装闩锁以及任一个把手被转动时，将旋转运动传递到心柱33。在心柱的前部为前把手的弧形图片40也提供了一个类似的沟槽39A。心柱组件在枢转臂34端部处包括上和下凸耳41，该枢转臂安装在一个枢转销柱35上，且一个C形弹簧夹配装在该枢转臂34上，以将枢转臂径向向内偏压，使得每个枢转臂内周内的凹陷37落座在转子39的凸角39A上。该凹陷提供了棘爪位置，以确定地限定图示位置。
心柱的中间部分具有一个L形支架43，用来保持扭簧66的尾销64(图3和4中未示出，但是在图2和图7中示出)。L形支架具有一个安装腿44和一个弧形基座45，该弧形基座45具有一个用来容纳扭簧66的主体的沟槽46。
图5和6示出托架31的细节，该托架31具有一个中间壁31A和用于容纳一个弹簧闭锁片(spring locking tag)31B，而闩锁销柱25后部附近的一个沟槽25A咬合在该弹簧闭锁片31B。托架31具有向内指向的凸角63，用于在任一个被枢转臂42的凸耳41所接合时接纳偏移力，如下面所描述的。
图3示出在锁17被打开使得凸耳41突出时并且在把手转动时的状况，如图8所示，上凸耳63被接合，并且托架笔直向右移动。
现在，参照图7，示出闩锁块12安装到固定的大门立柱60上，并且闩锁模块11被示出安装到大门的端柱61上。以局部剖面图示出闩锁块12，并且为了清晰起见，去除了前壳体，来示出闩锁模块。在图7所示的结构中，把手已经松开，并且由于安装在心柱33上的扭簧66(如图2所示)的作用而水平排列。图7示出在预定位置的装置，即在闩锁销柱25已经受到磁性吸引而伸出，使得闩锁销柱接合到小孔56中的位置处。弹簧26在端壁23的内部和托架31之间受到压缩。托架由此被向左拉，而托架的凸角63靠近致动心柱33的凸耳41或与该凸耳41接合，从处于这个结构起，锁被打开。
但是，当锁被锁上时，转子39转动，并且凸角39A与臂34脱离，其中枢转臂34在弹簧夹36的压力作用下向内偏移。如果把手15被偏移，凸耳41将不会接合托架的凸角63，从而托架不会移动。
图7还示出扭簧的尾销64，该尾销64与从背板21伸出的定位销65相接合。
闩锁块12的各部件在图2中以分解图更清楚地示出。
这些部件包括L形的安装板50，这个安装板50适于通过穿过端面上的小孔51的螺钉固定到立柱上。安装板具有燕尾截面的轨道52，用来与闩锁主体53后部上的互补形状的沟槽相接合。闩锁主体具有中心空腔，用来容纳保持到位的高强度磁铁54，并且在盖元件55固定到位时，这个空腔用适当的密封剂密封。元件55具有适当形状的小孔56，这个小孔在与闩锁销柱25的尖端相接合时具有闭锁功能。
主固定螺钉67(图8中清楚地看出)延伸穿过安装结构20的端壁23，并延伸到后壳体14的攻丝的接收臂68内。虽然图中未示出，前壳体11的后部设置有间隔开的安装挂耳(mounting lug)，该安装挂耳具有圆柱形的钻孔，安装螺钉67也穿过该钻孔，以实现组装。
图8示出把手15向下转动，通常是在手动解锁和下压把手之后。致动心柱33借助于上凸耳41与托架的上凸角63的接合来缩回托架31，由此将托架向右偏移，如图8所示。销柱25由此缩回到凸8所示的位置，并脱开与接收块的空腔56的接合。然后，就可以将大门打开，并且当把手被释放时，由于没有磁场影响，托架在弹簧26的偏压下保持就位，并且使得闩锁销柱25缩回。
图9示出在扭簧66的作用下把手返回到它的初始位置，且托架32处于它的右手偏移位置。
随着大门返回到其关闭位置，以及在大门返回到其关闭位置时，闩锁销柱25再次变成与接收空腔56对齐，并然后受强磁场吸引而向左移动，由此压缩偏压弹簧26，并向左滑动托架32，使得到达图7所示的状态。
现在参照图10，图10示出本公开物的第二实施例，该实施例与第一实施例类似，但是却是更实用的形式。相同的附图标记用于标识相同的零件，并且仅仅重点介绍不同之处。
这个实施例示出了用来在每个把手中安装传统的六销柱圆筒销子锁17的细节。该锁被插入到把手筒管(barrel)内，且来自每个锁柱的横向突起接合在相应的空腔中。保持板19被插入来封闭空腔，并且用固定螺钉19A固定。每个圆筒销子锁具有矩形横截面的突出键形部(tab)，其用于传统的目的，并且该突出键形部的长度适于接合到相应的转子元件27和28中，以便与致动心柱33相关联，如下面更详细说明的。
每个把手由弹簧夹69固定到相应的壳体上。
在这个实施例中，如图所示，安装板20的形式稍有不同，且端壁23包括有一个整体的安全壳体突起28。
在这个实施例中，取代第一实施例的枢转弹簧臂34，心柱33具有一个模制卡环29。在卡环内安装一个舌形件(tongue)，该舌形件与前、后转子27和28成协同关系固定，而前、后转子27和28由两个普通的辊销(roll pin)59固定。
图10示出在这个实施例中，把手具有一对弧形突片40，用来传递转动。前把手15在组装时使其突片接合到心柱33前部的沟槽内，而后把手16使其突片40接合到心柱33后部的沟槽67中。从而，任一个把手的旋转都将转动心柱。但是卡环29并不转动，除非舌形件57接合到卡环中的凹陷29A中。这种接合是通过解锁来实现的。前锁的解锁借助于矩形杆18接合到转子的中心孔内而转动转子27，由于辊销59的偏心定位，舌形件如图10所示向左偏移，从而它的前端接合在卡环内的凹陷29A中。此后，把手的旋转造成卡环29转动，然后上或下凸耳41接合C形托架的凸角63，从而缩回闩锁销柱。
现在参照图11，该图是穿过闭锁状态下的组装好的装置的垂直中心平面的斜视图，将可以更好地理解舌形件57的构造。卡环29由扭簧66安装在心柱33上并可以在心柱33上自由转动，在图中未示出的扭簧66位于卡环29的后面。扭簧将心柱偏压向其通常位置或平衡位置(restposition)。舌形件57具有一个稍微细长的小孔58，这个小孔在垂直方向上细长，并从它的每一侧容纳来自相应的转子27和28的圆柱形突起，每个圆柱形突起具有通孔。第一辊销59A通过转子27的圆柱形突起插入到转子27中，并插入到位于舌形件后面的转子28的对应的圆柱形突起内。第二辊销59B插入转子27的小孔中，穿过舌形件内的弧形狭槽57A，并插入另一转子28的相应小孔内。
卡环29可转动地围绕心柱安装，并且在图11所示的位置处，舌形件57处于缩回位置，使得心柱和舌形件由把手的旋转不会向卡环41传递任何转动。凸耳41位于托架的凸角63的附近。当钥匙机构被致动而开锁时，转子27的把手发生转动，并且偏心设置的上辊销59相对于中心销59B沿逆时针方向发生转动，由此向左偏移舌形件，如图11所示。然后，这使得舌形件的前边缘接合在空腔29A中，由此，此后把手的任何转动都会旋转心柱、舌形件和卡环，由此缩回托架31和闩锁销柱25。
图12和13示出在闭锁和开锁状态下的组装的各部件的放大比例的立体图。
取代图10中所示的圆筒销子锁，可以使用更便宜和更简单的触片锁。图14是这个实施例的分解图。圆筒销子锁具有固有的空动效果，但是触片锁没有。因此，在使用触片锁117时，要利用适配心柱117A或117B。每个适配心柱具有偏心设置的弧形狭槽，该弧形狭槽面对触片锁的端部，容纳来自触片锁(见图14中的后触片锁)后端的尖端117C的偏心设置的圆柱形突起，并为该突起提供空动。在前适配心柱117A的情况下，它包含一个短的矩形杆117D，用来接合在前转子27内，并转动前转子27，而在后适配心柱117B的情况下，在适配心柱中具有一个矩形狭槽117E，用来容纳细长的矩形驱动杆18的端部，该细长矩形驱动杆18具有驱动后转子29的作用。
图15是无锁形式的第三实施例的分解图，其中相同的零件被赋予相同的附图标记。应用等价的功能，而没有闭锁选择的复杂性。在这个实施例中，示出了不可调节的闩锁块112的另一种形式，该闩锁块112包括有用于高性能磁铁54的空腔，该磁铁54由盖板113保持。
心柱33被简化为整体模制件，包括有凸耳41，并且在前端区域包括有一对沟槽33A，用于与来自前把手后部的用于转动心柱的突片40相接合。心柱的后部具有另一沟槽33B，类似地用于与来自后把手16的突片40相接合。在组装时，定位心柱，且凸耳41位于托架31的凸角63之后，这个实施例通过直接致动托架予以操纵。
图15还示出了穿过心柱的方孔33C，用于容纳旋转门捏手的方形驱动杆，该捏手是使用所示的把手的一种替代形式。
现在参照图16-18的第五实施例，图中示出在闭锁销柱25和把手15之间的另一种连接系统，来取代第一实施例的致动心柱33和相关的上凸耳41和上凸角63。在这个实施例中，提供了一个鼓形件(未示出)，围绕该鼓形件安装一个柔性线70。该柔性线70连接到销柱25的右手端部上。图16示出位于与图7所示相同的预定位置处的装置。闭锁销柱25被向左拉，而将柔性线70从鼓形件上拉下，并使其变得绷紧。在这种状态下，把手15和16释放，并且由扭簧66的作用而水平布置。
现在参照图17，把手15已经发生向下转动，通常是在手动开锁并下压把手15之后，导致柔性线70缩回闭锁销柱25，克服磁铁54的力将销柱向右偏移。由此销柱25被缩回到图17所示的位置，并且脱离与接收块的空腔56的接合。然后可以打开大门，并且当释放把手时，在闭锁销柱25上没有磁场作用。销柱25由偏压弹簧26向右偏压。图18示出把手15释放并且在扭簧66的作用下返回到其初始位置时柔性线70的下垂状态。
以与先前实施例相类似的方式，当房门或大门返回到其关闭位置时，在此实现图16的状态。
现在参照图19的改进，所示出的部分是为远程致动器72而设置，该远程致动器72具有一个电致动器72，该电致动器72具有一组电路73，该电路73硬连接到电路闭合装置上，或者具有一个天线74，在该处接收和译码无线信号，来致动该装置。该电路包括电源，如晶体管收音机电池，该电源足以驱动螺线管或小电机75，而后者驱动鼓形件70A。由此可以实现远程致动，来远程驱动门锁。
现在参照图20和21所示的第七实施例，相同的附图标记用于相同的零件。这个实施例与第一实施例的不同在于响应线性按钮操作，该线性按钮转动一个改进的心柱33，该心柱33的其他功能与第一实施例相同。
按钮118具有一个齿条119，该齿条与水平轴线与闩锁销柱25的轴线对齐的小齿轮122啮合。按钮118可滑动地安装在装置的壳体内，并由弹簧(未示出)朝向外或突出位置偏压。当按钮被压下时，齿条119转动小齿轮122，该小齿轮122带有一个与心柱33上的齿轮121常啮合的冠齿轮，使得心柱转动。上凸耳41啮合托架31的上凸角63，以便将托架和闭锁销柱25缩回到图20所示的位置。
在安装有这种装置的大门打开后，并且在释放按钮时，心柱和按钮返回到初始位置，对应于图21所示，但是托架31和闩锁销柱保持在图20所示的偏移位置。
当大门重新定位到其关闭位置时，在接收单元(未示出)中的磁铁将闭锁销柱吸引到图21所示的位置。