MX2008007669A

MX2008007669A - Sistema de fijacion electromecanica.

Info

Publication number: MX2008007669A
Application number: MX2008007669A
Authority: MX
Inventors: David Harley
Original assignee: Yebo Tech Proprietary Ltd
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-09-12
Also published as: AU2006325106B2; ZA200804729B; AU2006325106A1; EP1960622B1; ATE535667T1; JP5119518B2; US20090308119A1; RU2008128482A; EP1960622A2; US8074479B2; CN101356332A; CN101356332B; JP2009519392A; BRPI0619822A2; WO2007069047B1; WO2007069047A3; RU2416013C2; WO2007069047A2

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de fijación electromecánica (8) que comprende una cerradura (12) y una llave (14). La cerradura incluye un cilindro (16), una unidad de control electrónico (18), la cual está alojada dentro del cilindro, un tubo de cola (20) y un mecanismo de embrague eléctricamente operable (22), el cual es alojado dentro del cilindro (16). El cilindro (16) es rotablemente montado en un primer componente a ser bloqueado y el tubo de cola incluye un adaptador (24), el cual es operable para interferir con el movimiento de un segundo componente a ser fijado al primer componente. La unidad de control (18) extrae energía de la llave y es operable para generar una señal de accionamiento para accionar el mecanismo de embrague (22), el cual conecta liberablemente el cilindro y el tubo de cola cuando se acciona, con ello, causando que lleguen a ser rotablemente acoplados.

Description

SISTEMA DE FIJACIÓN ELECTROMECÁ ICA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a un sistema de fijación electromecánica .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El amplio despliegue de dispositivos de fijación electromecánica es en parte obstaculizado por . los requerimientos de energía y tamaño de los mecanismos de accionamiento necesarios para efectuar la liberación de tales dispositivos de fijación electromecánica. Para liberar un dispositivo de fijación electromecánica, el dispositivo de fijación requiere un accionador el cual es operable para mover un mecanismo dentro del dispositivo de fijación en respuesta a una señal eléctrica siendo recibida a partir de la unidad de control eléctrica del dispositivo de fijación. Esta señal eléctrica típicamente causa que el accionador ya sea libere un pasador de bloqueo el cual permite a un usuario girar o deslizar un mecanismo para extraer un perno o puede ejercer suficiente energía para extraer el perno sin asistencia mecánica de una mano del usuario. En el último caso, el dispositivo de fijación podría típicamente haberse suministrado con energía externa de un suministro de energía principal el cual restringe el campo de aplicación de tales dispositivos de fijación. Un dispositivo de fijación electromecánica el cual depende de la fuerza de una mano humana para extraer el perno de cerradura, consume mucho menos energía y puede ser operado por fuentes energizadas por batería, con ello, ampliando el campo de aplicación de tales dispositivos. Sin embargo, dispositivos de fijación electromecánica existentes típicamente incluyen un mecanismo de fijación en la forma de un dispositivo de bloqueo el cual previene al componente mecánico al cual un usuario tiene acceso, de moverse a menos que un accionador haya recibido una señal de accionamiento a partir de la unidad de control del dispositivo de fijación para liberar el mecanismo de bloqueo. Como el mecanismo de bloqueo es vulnerable al ataque de fuerza bruta en la cual puede ser aplicada suficiente fuerza a la cerradura, causando que el mecanismo de bloqueo falle, tales mecanismos de bloqueo son diseñados para soportar grandes fuerzas externas y como un resultado, son relativamente grandes y pesados. Consecuentemente, los requerimientos de fuerza de tales mecanismos de bloqueo imponen un límite sobre los accionadores los cuales se requieren para liberar tales mecanismos de bloqueo, con ello, incrementando el tamaño del accionador y el consumo de energía. Esto limita la capacidad práctica de usar fuentes de batería energizadas para accionamiento de la cerradura. Un problema adicional con tales dispositivos de fijación electromecánica está relacionado con el tiempo que toma realizar el accionamiento de cerradura. Típicamente, un usuario debe ser capaz de insertar una llave y abrir una cerradura sin retardo perceptible. Para realizar esto, el accionador necesita ser relativamente rápido en su operación. El accionador también no debe atascarse en el caso de que el usuario comience a ejercer una fuerza contra la cerradura, antes de que el accionador haya tenido tiempo para liberar la cerradura. Tal velocidad y ausencia de atascamiento son difíciles de realizar con un dispositivo de bloqueo relativamente pesado. Es un objeto de la presente invención mejorar las limitaciones de energía y tamaño antes mencionados de dispositivos de fijación electromecánica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un sistema de fijación electromecánica que incluye: una llave que tiene una fuente de energía eléctrica; y una cerradura que comprende: a) un cilindro que tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto, el cual puede ser rotablemente montado a un primer componente a ser fijado, el cilindro que incluye un chavetero en el primer extremo del mismo, para la llave y medios de conexión eléctrica los cuales proporcionan una conexión eléctrica con la fuente de energía eléctrica de la llave; b) un tubo de cola el cual es operable para interferir con el movimiento de un segundo componente a ser fijado y el cual es montado al cilindro en el segundo extremo del mismo en un arreglo en donde la rotación relativa entre el tubo de cola y el cilindro se permite en una condición no acoplada de la cerradura y en donde el cilindro y el tubo de cola están rotablemente acoplados en una condición acoplada de la cerradura; c) un mecanismo de embrague eléctricamente operado el cual es operable cuando es accionado, para conectar de manera liberable el cilindro y el tubo de cola, con ello, causando que el cilindro y el tubo de cola lleguen a ser rotablemente acoplados en dicha condición acoplada de la cerradura; y d) medios de control electrónicos los cuales están eléctricamente conectados a los medios de conexión eléctricos y al mecanismo de embrague y el cual es operable para generar una señal de accionamiento para accionar el mecanismo de embrague. El cilindro y el tubo de cola pueden definir ejes comunes de rotación. El tubo de cola puede incluir una primea formación de fijación y el cilindro incluye una segunda formación de fijación y el mecanismo de embrague incluye al menos, un mecanismo de fijación el cual es operable, después del accionamiento del mecanismo de embrague, para liberablemente acoplar la primera y segunda formaciones de fijación para acoplar rotablemente el cilindro al tubo de cola en la condición acoplada de la cerradura. El mecanismo de fijación del mecanismo de embrague incluye un imán, una bobina eléctrica desplazablemente colocada dentro del campo magnético del imán, un elemento de fijación que tiene formaciones de acoplamiento para acoplar dicha primera y segunda formaciones de fijación, un elemento de bloqueo al cual la bobina es fijamente conectada, y medios de empuje para empujar al elemento de bloqueo en una posición de bloqueo con relación al elemento de bloqueo, el elemento de bloqueo es operable en su posición de bloqueo, para causar desacoplamiento del elemento de fijación con la primera y segunda formaciones de bloqueo en la condición no acoplada de la cerradura, cuando el cilindro es rotado con respecto al tubo de cola, la bobina es eléctricamente conectada a los medios de control electrónicos en un arreglo, en donde la bobina es energizada por energía suministrada por la fuente de energía de la llave, en respuesta a una señal de accionamiento siendo recibida de los medios de control eléctrico, con ello, causando desplazamiento del elemento de bloqueo fuera de su posición de bloqueo, con ello permitiendo al elemento de fijación acoplar la primera y segunda formación de fijación en la condición acoplada de la cerradura . El mecanismo de fijación puede incluir segundos medios de empuje para empujar al elemento de fijación en acoplamiento con la primera y segunda formaciones de fij ación . El mecanismo de embrague puede ser alojado dentro el cilindro. Los medios de control electrónico pueden ser alojados dentro del cilindro. El elemento de fijación y el elemento de bloqueo pueden definir ejes comunes de rotación los cuales son comunes a los ejes de rotación del cilindro y el tubo de cola. El primer medio de empuje puede estar en la forma de un anillo de compresión. El elemento de fijación puede ser localizado postreramente del elemento de bloqueo, el elemento de fijación es de masa relativamente superior que aquella del elemento de bloqueo, de manera que si se aplica un choque externo a la cerradura en una dirección longitudinal del extremo frontal del cilindro hacia el tubo de cola suficiente para ocasionar que el elemento de fijación a ser desplazado postreramente en acoplamiento con la primera y segunda formaciones de fijación, el elemento de bloqueo solamente será desplazado en su posición de bloqueo a una aceleración relativamente superior, con ello, previniendo el acoplamiento del cilindro y el tubo de cola. La invención se extiende a la cerradura del sistema de fijación electromecánica como se define aquí anteriormente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Características adicionales de la invención son descritas posteriormente aquí por medio de un ejemplo no limitante de la invención, con referencia a, y como se ilustra en los dibujos diagramáticos acompañantes. En los dibuj os : La Figura 1 muestra una vista lateral seccional esquemática de una cerradura de un sistema de fijación electromecánica de conformidad con la invención; La Figura 2 muestra una vista lateral seccional fragmentaria alargada esquemática del mecanismo de embrague de la cerradura de la Figura 1 ; La Figura 3 muestra una vista lateral esquemática de una llave del sistema de fijación - electromecánica de conformidad con la invención; La Figura 4 muestra una vista en perspectiva del vaciado del cilindro de la cerradura de la Figura 1; La Figura 5 muestra una vista de plano de extremo trasero esquemática del vaciado de cilindro de la cerradura de la Figura 1 ; La Figura 6 muestra una vista lateral seccional esquemática del vaciado de cilindro de la Figura 4, seccional a lo largo de la sección de linea VI-VI de la Figura 5; La Figura 7 muestra una vista lateral seccional esquemática del vaciado de cilindro de la Figura 4, seccionada a lo largo de la sección de linea VII -VII de la Figura 5; La Figura 8 muestra una vista de plano de extremo frontal esquemática del vaciado de cilindro de la Figura 4 ; La Figura 9 muestra una vista de plano de extremo trasero esquemática del carrete de la cerradura de la Figura 1; La Figura 10 muestra una vista de plano de extremo frontal esquemática del carrete de la Figura 9; La Figura 11 muestra una vista en perspectiva esquemática del carrete de la Figura 9; La Figura 12 muestra una vista en perspectiva esquemática del acoplador de la cerradura de la Figura 1 ; La Figura 13 muestra una vista de plano de extremo trasero esquemático del acoplador de la Figura 12; La Figura 14 muestra una vista de plano de extremo frontal esquemático del acoplador de la Figura 12; La Figura 15 muestra una vista en perspectiva esquemática del " extremo frontal del tubo de cola de la cerradura de la Figura 1 ; La Figura 16 muestra una vista en perspectiva esquemática del extremo frontal del carrete, acoplador y tubo de cola de la cerradura de la Figura 1 en una condición ensamblada; La Figura 17 muestra una vista en perspectiva esquemática del extremo trasero del carrete, acoplador y tubo de cola de la cerradura de la Figura 1 en una condición ensamblada ; La Figura 18 muestra una vista ampliada esquemática del carrete, bobina, resorte, imán y taza metálica que comprende el montaje accionador del mecanismo de embrague de la cerradura de la Figura 1 ; La Figura 19 muestra un diagrama de bloque esquemático que ilustra la manera en la cual la llave causa un accionamiento de la cerradura de la Figura 1; La Figura 20 muestra 'una vista en plano seccional esquemática del extremo trasero, de la cerradura de la Figura 1, seccional a lo largo de la linea XX-XX de la Figura 2; La Figura 21 muestra una sección transversal cilindrica de 180° a través de la cerradura a lo largo de la sección linea XXI-XXI de la Figura 20, que ilustra el mecanismo de embrague como se observa del centro del cilindro, con todos los componentes del mecanismo de embrague proyectados sobre un radio común; Las Figuras 22A hasta 22E muestran vistas en sección transversal radial del tubo de cola, acoplador, carrete y cilindro que ilustra en secuencia, el desacoplamiento del mecanismo de embrague; Las Figuras 23A hasta 23D muestran vistas en sección transversal radial del tubo de cola, acoplador, carrete y cilindro, que ilustra en secuencia, el accionamiento del mecanismo de embrague; y Las Figuras 24A hasta 24D muestran vistas en sección transversal radial del tubo de cola, acoplador, carrete y cilindro, que ilustra en secuencia, la manera en la cual el mecanismo de embrague es desacoplado cuando se aplica un choque a la cerradura.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a las figuras, un sistema de fijación electromecánica 8 de conformidad con la invención, comprende una cerradura 12 y una llave 14. La cerradura 12 tiene un extremo frontal 10 y un extremo trasero 11 e incluye un cilindro 16 el cual es rotablemente montado a un primer componente a ser fijado, una unidad de control electrónica 18 la cual es alojada dentro del cilindro, un tubo de cola 20, un mecanismo de embrague 22 el cual se aloja dentro del cilindro 16 y un adaptador de tubo de cola 24. El adaptador de tubo de cola 24 está conectado a un perno de cerradura (no mostrado) u otro dispositivo de fijación convencional el cual interfiere con el movimiento de un segundo componente a ser fijado al primer componente. La llave 14 comprende una cuchilla de llave dividida metálica 26, la cual se divide en dos porciones de cuchilla de llave 26.1 y 26.2 y un cuerpo de llave 28. Las porciones de cuchilla de llave 26.1 y 26.2 proporcionan un contacto eléctrico de 2 alambres con la cerradura 12. La cuchilla de llave de este modo proporciona un medio por el cual la energía eléctrica, datos y esfuerzo mecánico, se transmite a la cerradura 12. La porción de cuchilla de cerradura 26.1 es muescada en uno o ambos lados de la misma con muescas piramidales en una manera similar a la llave convencional. El cuerpo de llave contiene una tarjeta inteligente SIM en la cual, un código de autorización puede ser almacenado y un tablero de circuito impreso el cual soporta la electrónica de la llave. La electrónica de la llave consiste de un regulador de energía, un micro-controlador que soporta el protocolo de cerradura y funciones de manejo de energía. El cuerpo de llave además incluye una batería que suministra energía a la llave y cerraduras electrónicas. Se proporciona un botón 27 el cual permite a un usuario ingresar selectivamente datos a la cerradura 12. La cerradura 12 es clasificada para proporcionar un reemplazo de caída para cerraduras de cilindro mecánico convencional. Se apreciará que el sistema de fijación electrónica puede ser usado en cualquier aplicación en donde puede ser requerida una cerradura. El cilindro 16 y el tubo de cola 20 son de material plástico y están acoplados entre si en un arreglo en donde el cilindro y el tubo de cola son rotables relativos entre si en una condición desacoplada de la cerradura 12. En una condición acoplada de la cerradura, el cilindro 16 y el tubo de cola 20 son 1 iberablemente conectados entre si por el mecanismo de embrague, con ello, ocasionando que el tubo de cola y el cilindro sean rotablemente acoplados. El cilindro 16 comprende un vaciado de cilindro 29 y un alojamiento de llave 30 el cual es conectado de manera fija al vaciado de cilindro 29 por medio de una formación de espiga cilindrica 31 el cual se fija en un receptáculo 32 definido por el vaciado de cilindro. La formación de espiga 31 define un par de bordes anulares 33 y el receptáculo define un par de ranuras anulares complementarias 34 en las cuales, los bordes son recibidos, proporcionando una unión cerrada a presión. El alojamiento de llave define un chavetero 35 en el cual, la cuchilla de llave 26 se recibe. El alojamiento de llave 30 incluye dos contactos eléctricos 37 los cuales cada uno comprende un par de contactos deslizantes los cuales hacen el contacto eléctrico en lados opuestos de cada una de las dos porciones de cuchilla de llave. Los contactos deslizantes para cada porción de cuchilla de llave aseguran que se mantenga una conexión eléctrica adecuada entre la cerradura y la llave a partir del punto de entrada de la cuchilla de llave 26 en el chavetero 35, proporcionando al menos, 150 ps durante el cual el proceso de autorización puede tomar lugar antes de que la llave sea completamente insertada y el usuario comience a girar la llave. Los contactos 37 están conectados a la unidad de control 18 vía conectores eléctricos 21. El alojamiento de llave 30 además incluye un pasador de fijación de cuchilla de llave 23 de un diseño convencional, el cual interactúa con la ranura 23.1 en la porción de cuchilla de llave 26.1, previniendo a la cuchilla de la llave de ser retirada del alojamiento de llave 30 cuando el cilindro 16 es rotado. Un segundo pasador de fijación de cilindro 25 interactúa con una ranura anular 9 dentro del alojamiento de llave 30 previniendo al cilindro 16 de ser desplazado axialmente y con ello, removido de la cerradura . El cilindro 16 es rotablemente conectado al tubo de cola 20 por medio de una unión de cerradura a presión anular, en donde el vaciado de cilindro 29 define tres bordes anulares 36 y el tubo de cola 20 define tres ranuras anulares complementarias 38, las cuales reciben los bordes 36 en un acoplamiento que permite la rotación del cilindro con relación al tubo de cola. Como tal, el cilindro y el tubo de cola definen ejes comunes de rotación. La unidad de control 18 incluye medios de control electrónicos en la forma de una interfaz de llave electrónica la cual proporciona una conexión eléctrica con la cuchilla de llave 26 de la llave 14 y para la transmisión de datos entre la llave 14 y la cerradura 12. Cuando el contacto eléctrico se hace entre la llave y la interfaz de llave, la llave suministra un pulso de energía eléctrica a la cerradura 12. La unidad de control 18 incluye un capacitor de energía el cual libera suficiente energía eléctrica a la cerradura, permitiéndole operar por un periodo corto de tiempo y comunicarse con la llave vía el bus de dos alambres entre los pulsos de energía usando un esquema codificante de bit Manchester . La unidad de control 18 incluye un microcontrolador el cual es conectado al mecanismo de embrague 22 y la interfaz de llave y la cual es operable para enviar una señal de accionamiento al mecanismo de embrague para accionar el mecanismo de embrague. El mecanismo de embrague 22 comprende una taza de acero de silicona de 0.3 mm de espesor 40, un elemento de fijación en la forma de un acoplador 42, una bobina 46 y un imán cilindrico de Neodymio 48, el cual contacta la taza de acero 40 en un extremo trasero del imán y el cual está parcialmente localizado dentro de la bobina 46 en el extremo frontal del imán. El mecanismo de embrague 22 además incluye un elemento de bloqueo en la forma de un carrete 50, el cual es desplazable sobre el imán 48 y el cual es accionado después por medios de empuje en la forma de un resorte de regreso de carrete 5mN 52. El resorte es un resorte de bobina de compresión. Alambres eléctricos (no mostrados), se extienden de la bobina 46 vía agujeros 54 en la taza de acero 40 a la unidad de control 18 para energizar la bovina. Con referencia a las Figuras 9-11, el carrete 50 comprende una pared cilindrica 56 que define una apertura central 57, un saliente 58 el cual está dispuesto en el extremo trasero de la pared 56, un par de dientes de bloqueo 60.1 y 60.3 y un par de dientes guia 60.2 y 60.4, los cuales se proyectan radialmente exteriormente del saliente 58. Los dientes de bloqueo 60.1 y 60.3 están dispuestos diametralmente entre si, y los dientes guia 602 y 60.4 son similarmente dispuestos diametralmente opuestos entre si. Los dientes 60.1 y 60.3 cada uno define caras de acoplamiento oblicuas 62.1 y 6.2, respectivamente, el propósito del cual será explicado aquí posteriormente. Los dientes 60.1 y 60.3 además definen caras de liberación oblicuas 64.1 y 64.2, respectivamente, las cuales están dispuestas contrarias a las caras de acoplamiento, el propósito del cual será explicado aquí posteriormente. Los dientes 60.2 y 60.4 además definen caras de retirada oblicuas 60.5 y 60.6, respectivamente, el propósito del cual también será explicado aqui posteriormente . Con referencia a las Figuras 12-14, el acoplador 42 comprende un buje central 66, un par de secciones de pared curva 68.1 y 68.2, las cuales están dispuestas opuestas entre si y las cuales están unidas al buje 66 por medio de brazos 70.1 y 70.2. Las secciones de pared curvas 68.1 y 68.2 definen espacios circunferenciales 78.1 y 78.2 entre ellas. Los extremos distales de las secciones de pared 68.1 y 68.2 definen caras de liberación oblicuas 80.1 y 80.2, respectivamente, en extremos traseros operativos del mismo. Los extremos próximos de las secciones de pared 68.1 y 68.2, definen caras de acoplamiento 82.1 y 82.2, respectivamente, en extremos traseros operativos del mismo. Una parte principal de cada extremo distal de las secciones de pared 68.1 y 68.2, definen caras colindantes 92.1 y 92.2. Los brazos 70.1 y 70.2, definen caras colindantes oblicuas 71.1 y 71.2, respectivamente. Las formaciones de cavidad alargada 69.1 y 69.2, penetran entre los brazos 70.1 y 70.2 desde el extremo frontal del acoplador. Las formaciones de cavidad son de suficiente tamaño para acomodar la clavija de resorte de torsión axial 96.1. Con referencia a la Figura 15, el tubo de cola 20 tiene una configuración en general cilindrica que define una cara frontal 72 que tiene una primera formación de acoplamiento en la forma de una primera protuberancia 74 y una segunda formación de acoplamiento en la forma de una segunda protuberancia 76. La protuberancia 74 tiene una cara de liberación oblicua 74.1 en un extremo y una cara acoplada 74.2 en un extremo opuesto de la misma. La segunda protuberancia 76 define una cara de liberación oblicua 76.1 en uno y una cara de acoplamiento 76.2 en un extremo opuesto de la misma. En una condición ensamblada, el mecanismo de embrague 33, el extremo trasero del acoplador 42 limita el extremo frontal del tubo de cola 20, con el carrete que tiene la bobina 46 enrollada en este, siendo localizada dentro del acoplador, el mecanismo de embrague ensamblado es recibido dentro del vaciado de cilindro 29. Con referencia a las Figuras 16 y 17 en la condición inactivada del mecanismo de embrague 22, las protuberancias 74 y 76 están localizadas dentro de los espacios 78.1 y 78.2, respectivamente, definidos por el acoplador 42. Como tal, cuando el acoplador 42 es causado para rotar en la dirección del sentido de las manecillas del reloj, con relación al tubo de cola 20 (cuando se observa del extremo frontal de la cerradura) , las caras de acoplamiento 82.1 y 82.2 acoplan las caras de acoplamiento 76.2 y 74.2, respectivamente, causando que el acoplador y el tubo de cola 20 lleguen a ser rotablemente acoplados. De esta manera, la torsión puede ser aplicada vía el acoplador 42 al tubo de cola 20. La rotación del acoplador 42 en una dirección en contra de las manecillas del reloj (cuando se observa desde el extremo frontal de la cerradura) con relación al tubo de cola, causa que las caras se liberen oblicuas 80.1 y 80.2 del acoplador 42 para deslizarse sobre las caras de liberación oblicuas 74.1 y 76.1, respectivamente, del tubo de cola 20, con ello causando que el acoplador se despegue del tubo de cola y con ello, llegue a desacoplarse a partir de ahí. Con referencia a la Figura 18 de los dibujos, la bobina 46 es un cilindro hueco con un diámetro externo de 4.88 mm, un diámetro interno de 3.68 mm y una amplitud de 2.11 mm. La bobina 46 es eléctricamente conectada a la unidad de control 18 vía conductores eléctricos 19.1 y 19.2. El imán 48 es imán de Neodimio de 3 x 3mm, el cual proporciona una separación radial de 0.35 mm entre el imán y la bobina, suficiente para permitir el devanado de la bobina en la pared cilindrica 56 del carrete 50. La pared cilindrica 56 del carrete es de 0.2 mm de espesor, la cual es de espesor adecuado para permitir la fabricación por técnicas de moldeo plástico. Conforme las fuerzas caen ya que la separación se incrementa, las separaciones deben mantenerse tan pequeñas como sea posible. Una separación radial de 0.14 mm, proporciona suficiente separación para malas alineaciones de montaje o distorsión de bovina. La bovina 46 tiene una resistencia de 300 O de extracción 6.67 mA a 2V. La bobina es fijamente acoplada al carrete 50 el cual permite ser deslizado sobre el extremo frontal del imán 48. La fuerza generada por la bobina 46 varia desde 10.7 mN hasta 12.7 mN conforme la bobina es desplazada a través de su intervalo de operación de 1.3 irai (véase Gráfica 1) . La fuerza del resorte que regresa al carrete varia desde 5.0 mN hasta 7.7 mN sobre el intervalo correspondiente. Estas fuerzas son suficientes para acelerar el carrete 50 y bobina 46 con una masa total de aproximadamente 70 mg a una aceleración de 5-8g, proporcionando un tiempo de accionamiento total de 6 ms .

Gráfica 1: Fuerzas durante el accionamiento La taza 40 tiene una placa base 41 que define dos agujeros de canal de alambre eléctrico 54 y una pared lateral cilindrica 58, la cual se extiende desde la placa base 41. La taza 40 sirve tres funciones: primero, para conducir el flujo magnético del polo lejos del imán 48 a través de la bobina 46, la cual incrementa la fuerza de la bobina por aproximadamente 30%; segundo, para prevenir el flujo magnético excesivo de escapar, el cual puede interferir con otros dispositivos y/o atraer la materia particulada metálica; y tercero, proporcionar protección contra interferencia magnética externa. El resorte que regresa al carrete 52 es sentado entre la placa base 41 de la taza 40 y la bobina 46. Con referencia a las Figuras 4-8 de los dibujos, el vaciado de cilindro 29 define una sección de pared cilindrica interna 84, la cual tiene un diámetro interno ligeramente más grande que el diámetro externo del acoplador 42, con ello, permitiendo al acoplador 42 ser recibido dentro de la sección de pared cilindrica 84. El vaciado de cilindro 29 tiene un par de orillas que se extienden longitudinalmente 86.1 y 86.2 diametral mente opuestas, las cuales se proyectan interiormente de la sección de pared 84. Una formación de tope anular 88 se extiende interiormente desde la sección de pared 84. Filos curvos 89.1 y 89.2 se extienden desde la formación de tope 88 hacia el extremo frontal de la cerradura. El vaciado incluye dos brazos guia diametralmente opuestos 88.1 y 88.2, los cuales son espaciados de la sección de pared y los cuales se extienden longitudinalmente de la formación de tope hacia un extremo frontal de la cerradura. Las lengüetas 90 se extienden interiormente de los extremos distales de las orillas. Los brazos guias 88.1 y 88.2, definen caras retiradas oblicuas 88.4 y 88.5, respectivamente; y además, definen caras levantadas oblicuas 86.8 y 88.7, respectivamente, el propósito del cual será descrito aquí posteriormente. Cuando se recibe con el vaciado 29, las orillas 86.1 y 86.2 son recibidas dentro de los espacios circunferenciales 78.1 y 78.2, respectivamente. Como tal, cuando el vaciado de cilindro 29 es causado para rotar en una dirección contraria a las manecillas del reloj, (observada desde el extremo trasero de la cerradura) , las caras colindantes 92.1 y 92.2 son llevadas en colindancia con las orillas 86.2 y 86.1, respectivamente, con ello, permitiendo a una torsión la cual es aplicada al vaciado de cilindro 29, ser transmitida al acoplador 42. El vaciado 29 define un número de formaciones localizantes 87 en su extremo frontal para localizar y conectar el alojamiento de llave 30 a este. En la condición inactivada (residente) del mecanismo de embrague 22, el carrete 50 está localizado dentro del acoplador 42 en un arreglo en donde el extremo frontal del buje 66 del acoplador es recibido dentro de la apertura 57 del carrete. En una condición descoplada de la cerradura, el cilindro 16 no es acoplado por el mecanismo de embrague y de este modo, no se acopla al tubo de cola 20. Como tal, cuando el alojamiento de llave 30 es rotado por la llave, el cilindro 16 rota en sincronía con el alojamiento de llave 30 pero el tubo de cola 20 y con ello, el adaptador de tubo de cola 24, se dejan sin movimiento. En uso, cuando la llave 14 es insertada en el chavetero en el alojamiento de llave 30 y el código comunicado a la unidad de control 18 es autentificada, un pulso de energía se envía desde la llave a la unidad de control energizando la bobina 46 para con ello, accionar el mecanismo de embrague. El carrete 50, accionado por la bobina 46, es impulsada en la taza de acero 40. Con referencia a las Figuras 23A-23D, los dientes de bloqueo son levantados arriba de los brazos 70.1 y 70.2 del acoplador 42, permitiendo al acoplador 42 para rotar libremente con respecto al carrete 50. La Figura 23A muestra el mecanismo de embrague 22 en su posición residente antes de que la bobina sea energizada. La Figura 23B muestra la retracción del carrete después de la activación de la bobina 46. Como el cilindro 46 es rotado con respecto al tubo de cola 20, las orillas 86.1 y 86.2 del cilindro colindan contra las caras colindantes 92.1 y 92.2, respectivamente, transmitiendo la torsión del cilindro al acoplador 42. Las caras acopladas 82.1 y 82.2 del acoplador 42, en cambio, colindan con las caras de acoplamiento 76.2 y 74.2, respectivamente, del tubo de cola 20, con ello, causando que el cilindro y el tubo de cola lleguen a ser rotablemente acoplados y la torsión sea trasmitida del cilindro al tubo de cola. La Figura 23C muestra la cerradura rotada a través de 15°, mientras la Figura 23D muestra la cerradura en una posición acoplada rotada a través de 34.8°. Con referencia a las Figuras 22A-22E, cuando la bobina no es accionada y el cilindro es rotado con respecto al tubo de cola, las caras de acoplamiento 62.1 y 62.2 del carrete que bloquean los dientes 60.1 y 60.2, acoplan las caras colindantes 71.1 y 71.2 respectivamente, del acoplador 42, causando que el carrete 50 y el acoplador 42 lleguen a ser fijados en conjunto como una unidad única (véase Figura 22B) . En una condición acoplada de la cerradura, el carrete y acoplador son acoplados y después el giro del cilindro 16 resulta en presión siendo aplicada vía las caras levantadas 88.6 y 88.7 en los brazos guia 88.1 y 88.2, respectivamente, y las caras levantadas 64.1 y 64.2, en los carretes que bloquean los dientes 60.1 y 60.2, respectivamente; y la presión es además aplicada entre las caras de acoplamiento 82.1 y 82.2 del acoplador 42 y las caras de acoplamiento 74.2 y 76.2 del tubo de cola. La desviaciones combinadas de tanto las caras de acoplamiento como levantamiento, son configuradas para superar cualquier fricción existente entre las superficies con un mínimo requerido de rotación angular, causando que el carrete rotablemente acoplado y el montaje acoplador sean expulsados junto con el vaciado de cilindro hacia el extremo frontal del mismo (véase Figura 22C) . El acoplador es levantado del tubo de cola 20 (véase Figura 22D) , y el mecanismo de embrague es de este modo, desacoplado y el cilindro está libre para rotar con respecto al tubo de cola (véase figura 22E) . Un requerimiento esencial para el embrague es que no debe ser posible acoplarlo por medio de aceleración o choque externo, y esto es realizado en la siguiente manera. La masa de acoplador 42 es balanceada por un resorte de torsión 96, el cual se extiende entre formaciones de etapas curvas 98.1 y 98.2, que se extienden interiormente desde las secciones de pared 68.1 y 68.2 del acoplador, y la formación de etapa 88 del vaciado de cilindro. Como tal, cuando el mecanismo de embrague es acelerado del extremo frontal de la cerradura hacia el tubo de cola 20 en una aceleración que excede 3g, el acoplador 42 se hunde en el vaciado de cilindro. El carrete 50 y bobina 46 son relativamente ligeros y como tal, solamente se hundirán en la taza 40 contra la fuerza del resorte 52 a una aceleración relativamente superior. Para todas las aceleraciones, el carrete 50 de este modo, descansa en el acoplador en su posición de bloqueo, y cualquier intento por girar el cilindro resultará en que el mecanismo de embrague sea desacoplado. Cuando se somete a rápido choque o vibración violenta, sin embargo, el movimiento del carrete con respecto al acoplador es principalmente aleatorio. En este caso, el acoplador rebota hacia arriba y hacia abajo a lo largo del vaciado de cilindro. Con referencia a la Figura 2 y Figura 14, el resorte de torsión 96 mantiene una torsión constante en el acoplador. Una columna axial 96.1 al extremo del resorte de torsión 96, penetra una de las formaciones de cavidad 69.1 o 69.2. Una columna perpendicular 96.2 se asegura contra una de las orillas 86.1 u 86.2 en el vaciado de cilindro. De esta manera, el resorte de torsión 96, retiene el acoplador contra las orillas 86.1 y 86.2 del vaciado de cilindro. Con referencia a las Figuras 247A-24D, si el cilindro es rotado con respecto al tubo de cola 20, cuando se somete a choque, el acoplador es levantado de las protuberancias 74 y 76 del tubo de cola 20. El resorte de torsión 96 rota el acoplador sobre las protuberancias 74 y 76 hacia las orillas 86.1 y 86.2 del vaciado de cilindro, causando que el embrague llegue a ser desacoplado. Además del choque longitudinal, el cilindro podría ser sometido a choque angular, en el cual, el evento de fuerza del resorte de torsión podría ser superado, causando que el diente llegue a ser acoplado nuevamente. Sin embargo, no existe límite teórico a la fuerza del resorte de torsión que puede ser empleado, y las desviaciones de las caras de acoplamiento 74.2 y 76.2 pueden ser correspondientemente ajustadas para compensar la fricción en las desviaciones para asegurar que la respuesta de choque del acoplador permanezca sin afectarse cuando es sometida a torsión por el resorte de torsión. Aún con un resorte de torsión relativamente débil, prueba en práctica, ser excedentemente difícil si no imposible, acoplar el mecanismo de embrague por medio de un choque externo solo. Un objetivo de diseño es minimizar el ángulo de giro requerido de la posición residente al punto en el cual el mecanismo de embrague se acopla; usualmente una serie de cerradura requiere que este giro sea de menos de 35°. Esto es realizado, primero, haciendo la amplitud angular del carrete que bloquea los dientes 60.1 y 60.3, tan pequeña como sea compatible con requerimientos mecánicos; y, segundo, empleando caras retiradas oblicuas 88.4 y 88.5 de los brazos guía 88.1 y 88.2 del vaciado de cilindro 29. Las caras retiradas son anguladas de manera tal que cuando el carrete 50 es levantado de la columna guía, las caras del carrete 60.5 y 60.6 en el carrete guían los dientes 60.2 y 60.4 interactuando con las caras retiradas 88.4 y 88.5 para causar que el carrete rote en una dirección en sentido de las manecillas del reloj como se observa del extremo trasero de la cerradura. Esta rotación lleva alrededor de una separación adicional entre las caras de acoplamiento 62.1 y 62.2 en el carrete y las caras de acoplamiento 71.1 y 71.2 en el diente, permitiendo a las caras de acoplamiento, ser parcialmente acopladas antes del accionamiento de la bobina y consecuentemente, requiriendo un giro menor antes de que el mecanismo de embrague se acople. El mecanismo de embrague 22 puede incluir un mecanismo indicador de posición de accionador de embrague, el cual es operable para notificar el microcontrolador de la unidad de control 18 cuando el mecanismo de embrague está en una posición a ser accionada. El mecanismo indicador de posición de accionamiento de embrague es facilitado por una formación dentro del cilindro el cual genera un sonido de pulsación pequeña que es detectable como un pico de voltaje siendo detectado por el microcontrolador. El beneficio de tal mecanismo es que la energía necesaria solamente sea aplicada al accionador cuando el usuario comienza a girar el cilindro, con ello, prolongando la vida de la batería de la llave. En práctica, sin embargo, el consumo de energía de la llave es dominado por la corriente de reserva requerida por la electrónica de la llave, y tales mecanismos son por lo tanto, opcionales en una aplicación en mundo real. Se apreciará que la configuración exacta de la cerradura y de la llave puede variar mayormente mientras todavía se incorporan los principios generales de la invención descritos aquí anteriormente. En particular, el solicitante contempla que el acoplamiento del cilindro y el tubo de cola pueden lograrse por medios distintos de los dientes, tales como cojinetes de bolas, pasadores, trinquete, ruedas dentadas o elementos de acoplamiento de fricción, todos los cuales están comprendidos por la invención anterior. La configuración exacta del mecanismo de embrague puede también variar mientras todavía incorpora las características esenciales definidas aquí. La aplicación de tal mecanismo puede extenderse a cualquier aplicación por la cual un embrague se requiere y por la cual, la velocidad, bajo consumo de energía, bajo costo y resistencia de choque, son requerimientos importantes. Las áreas de aplicación posible incluyen dispositivos robóticos, válvulas y distribución de energía en juguetes u otros mecánicos.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Sistema de fijación electromecánica que incluye: una llave que tiene una fuente de energía eléctrica; y una cerradura que comprende: a) un cilindro que define un eje de rotación y que tiene extremo frontal y un extremo trasero opuesto, el cual puede ser rotablemente montado a un primer componente a ser fijado, el cilindro que incluye al menos una segunda formación de fijación; un chavetero en el extremo frontal del mismo, para la llave y medios de conexión eléctrica los cuales proporcionan una conexión eléctrica con la fuente de energía eléctrica de la llave; b) un tubo de cola el cual define un eje de rotación común con el eje de rotación del cilindro, el tubo de cola que incluye al menos una primera formación de fijación y es operable para interferir con el movimiento de un segundo componente a ser fijado, el tubo de cola es montado al cilindro en el extremo trasero del mismo en un arreglo en donde la rotación relativa entre el tubo de cola y el cilindro es permitida en una condición desacoplada de la cerradura y en donde el cilindro y el tubo de cola son rotablemente acoplados en una condición acoplada de la cerradura; c) un mecanismo de embrague eléctricamente operado el cual incluye al menos, un mecanismo de fijación el cual es operable, después del accionamiento del mecanismo de embrague, para liberablemente acoplar la primera y segunda formaciones de fijación, causando que el cilindro el tubo de cola lleguen a ser rotablemente acoplados en dicha condición acoplada de la cerradura, el mecanismo de fijación incluye un imán, una bobina eléctrica desplazablemente localizada dentro del campo magnético del imán, un elemento de fijación que tiene formaciones acopladas para acoplar dicha primera y segunda formaciones de fijación, un elemento de bloqueo al cual la bobina es fijamente conectada, y primeros medios de empuje para empujar el elemento de bloqueo en una posición de bloqueo con relación al elemento de fijación, el elemento de bloqueo es operable en su posición de bloqueo, para causar desacoplamiento del elemento de fijación con la primera y segunda formaciones de fijación en la condición no acoplada de la cerradura, cuando el cilindro es rotado con respecto al tubo de cola, la bobina es eléctricamente conectada a los medios de control electrónico en un arreglo en donde la bobina es energizada por la energía suministrada por la fuente de energía de la llave, en respuesta a una señal de accionamiento siendo recibida de los medios de control eléctrico, con ello, causando el desplazamiento del elemento de bloqueo fuera de su posición de bloqueo contra la fuerza ejercida en este y los medios de empuje, con ello, permitiendo al elemento acoplar la primera y segunda formaciones de fijación en la condición acoplada de la cerradura; y d) medios de control electrónico los cuales son eléctricamente conectados a los medios de conexión eléctrica y al mecanismo de embrague y los cuales son operables para generar una señal de accionamiento para accionar el mecanismo de embrague.

2. Sistema de fijación electromecánica como se reivindica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de fijación incluye segundos medios de empuje para empujar el elemento de fijación en acoplamiento con la primera y segunda formaciones de fijación.

3. Sistema de fijación electromecánica como se reivindica de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el mecanismo de embrague es alojado dentro del cilindro.

4. Sistema de fijación electromecánica como se reivindica de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque los medios de control electrónico son alojados dentro del cilindro.

5. Sistema de fijación electromecánica como se reivindica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el elemento de fijación y el elemento de bloqueo definen ejes comunes de rotación, los cuales son comunes a los ejes de rotación del cilindro y el tubo de cola .

6. Sistema de fijación electromecánica como se reivindica de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el primer medio de empuje está en la forma de un resorte de compresión.

7. Sistema de fijación electromecánica como se reivindica de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de fijación es localizado postreramente del elemento de bloqueo, el elemento de fijación es de masa relativamente superior que aquella del elemento de bloqueo, de manera que si se aplica un choque externo a la cerradura en una dirección longitudinal del extremo frontal del cilindro hacia el tubo de cola suficiente para ocasionar que el elemento de fijación a ser desplazado postreramente en acoplamiento con la primera y segunda formaciones de fijación, el elemento de bloqueo solamente será desplazado en su posición de bloqueo a una aceleración relativamente superior, con ello, previniendo el acoplamiento del cilindro y el tubo de cola.

8. Cerradura equivalente a la cerradura del sistema de fijación electromecánica, caracterizada porque es como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Mecanismo de embrague equivalente al mecanismo de embrague del sistema de fijación electromecánica, caracterizado porque es como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.