專利名稱：電機驅動鎖的制作方法
技術領域：
本發明涉及用在航空航天應用中的鎖，諸如用在飛行器或者其它運載工具上保持外殼的若干部分處于關閉位置的鎖。
背景技術：
許多鎖系統可以用于在結構受到很大的力時保持結構的若干部分處于關閉位置。對本申請不構成限制的一個實例是這種鎖在航空航天工業中的應用。航空航天工業鎖可以用來保持發動機艙的外殼部分圍繞發動機裝置處于關閉位置。鎖系統受到很大的力，必須設計成保持發動機艙的外殼部分在工作過程中處于關閉位置。此外，鎖必須可操作以便可以打開發動機艙而進入發動機裝置。
在隨后的說明和下述附圖中將說明和顯示本發明的實施方式，并且部分地提出本發明的特征和優勢，在閱讀下面結合附圖所做的詳細說明之后可以在一定程度上理解本發明的特征和優勢。
圖1是本發明提出的電機驅動鎖的透視圖，并且提供有關控制組件的示意說明，圖中該鎖與其將要連接的結構分離，該鎖用于使所述結構保持在關閉位置；圖2是圖1所示鎖的俯視圖；
圖3是沿著圖2的線3-3獲得的圖2所示鎖的側視圖，其中已經將鎖操作到關閉位置，在該位置處鎖鉤部分與保持器部分接合；圖4是圖2的側視圖，其中已經將鎖操作為使插銷脫離保持器的相應保持部分，換句話說，已經將鎖操作到打開位置，在該位置處鎖鉤部分已經脫離保持器部分；圖5是沿著圖2的線5-5獲得的剖視圖；圖6是沿著圖2的線6-6獲得的剖視圖；圖7是發動機上的一部分扇式整流罩的簡化視圖，示出支撐于整流罩上的鎖組件；和圖8是用于鎖組件中的鎖殼的透視圖。
具體實施例方式
雖然本發明可以有不同形式的實施方式，但是此處將詳細說明顯示在附圖中的實施方式，需要理解的是，該說明是作為本發明原理的解釋而不是用來將本發明限制在下述說明中提出或者附圖中顯示的結構、方法和部件布置的細節上。
如圖1所示，提供了鎖組件10。鎖組件包括顯示為鎖鉤部分14的第一部分以及顯示為保持器部分12的第二部分。第一部分和第二部分可以連接到相應的第一物件和第二物件上，諸如圖7所示的整流罩和結構等。保持器部分12和鎖鉤部分14保持在彼此分離的本體上，諸如發動機艙和飛行器整流罩上的相應結構等。參考圖7，圖中顯示了這種整流罩14和諸如發動機前底座16等其它相應結構。鎖組件10顯示為位于整流罩14的邊緣以便在處于關閉位置時保持整流罩。
鎖鉤部分包括驅動裝置18，其是電動的并且可控地操作插銷20。參考圖3至圖6，插銷20可以由驅動裝置18可控地操作而與保持器部分12的保持部分22接合和脫離。
插銷20通過聯接裝置26與驅動裝置18連接。聯接裝置26包括平移鉤體28、后鎖桿30以及前鎖桿32。驅動裝置18示例性而非限制性地包括高轉矩交流感應變速電機形式的可控電機34，以及從電機34伸出的驅動軸36。也可以設計出包括其它形式的可控驅動裝置，諸如以氣動或者液壓方式操作的裝置。
鎖鉤部分14包括鎖殼38。與此相似，保持器部分12包括保持器殼40。聯接裝置26支撐在鎖殼38上。參考圖8，鎖殼38以下部透視圖顯示。如圖所示，鎖殼38包括電機安裝基座44、相對的肩部46以及兩個基本平行地延伸的側壁48、50。為了清楚地提供鎖殼38的結構和功能，圖8所示鎖殼38的透視圖沒有顯示鎖組件10的其它部件。一對導向槽52、54分別設置在相應的壁48、50中。面板或凸緣56從壁48、50并且在壁48、50之間延伸。空間58限定在該相對的側壁之間，而該相對的側壁限定其間的鎖溝槽58。
聯接裝置26相對于鎖殼38支撐在鎖殼38上，并且通常位于溝槽58內。電機34安裝在電機基座44上，并且軸36延伸穿過形成于電機基座44和軸轂46中的孔60。至少參考圖2至圖4，軸36延伸穿過平移鉤體28中的細長槽62。如上所述，平移鉤體28通常操作性地位于溝槽58中。與此相似，軸36延伸穿過前鎖桿32中的孔64。后鎖桿30包括保持在后鎖桿30的孔68中的銷66。銷66經由一對相對的導向槽52、54移動。后鎖桿30的相對端部70包括銷72，該銷延伸穿過鎖桿30中的孔74并且伸入前鎖桿32的相應孔中。
利用上述聯接裝置26的結構，后鎖桿30通過槽52、54中的銷66可滑動地連接于鎖體38。后鎖桿30在銷72處與前鎖桿32連接。前鎖桿32與軸36連接。還應該注意的是，軸36通過鍵78與前鎖桿32連接。這樣，軸36的旋轉導致前鎖桿32運動。平移鉤體28通過軸36與鎖體38連接，而軸36還與前鎖桿32有操作關系。此外，平移鉤體28的末端80通過延伸穿過平移鉤體28的相應部分的銷66與后鎖桿30靠近地連接。
上面已經說明了鎖組件10的結構和連接關系，現在將回顧鎖組件10的電動或自動操作。如上所述，鎖組件10由驅動裝置18驅動。回顧一下，驅動裝置包括支撐在鎖殼38上的電機34和驅動軸36。仍然如上所述，驅動軸36與平移鉤體28以及前鎖桿32有關聯。另外如圖所示，軸36的一端與對軸36進行驅動的電機34連接。軸36的相對端由軸承組件82支撐，而軸承組件82支撐于軸轂46(見圖8)上。如上所述，前鎖桿32通過鍵78與軸36連接。
圖3示出處于關閉或者鎖閉狀態的鎖組件10。在鎖閉狀態下，T形插銷20的向外延伸的臂86與保持器體40中的保持部分22的相應成形凹部88相對地接合。在這種狀態下，停止給電機34供電從而防止鎖脫離。當操作電機34以使插銷20從保持部分22脫離時，軸36旋轉(在圖4中顯示，通常逆時針旋轉)，從而使前鎖桿32朝向保持器部分12移動。前鎖桿32的旋轉使得前鎖桿32向上運動到溝槽58的外部，而端部90背離鎖體38延伸。
前鎖桿32的運動導致通過銷72與前鎖桿32連接的內鎖桿30運動。通常，銷72在軸36的徑向位置處旋轉，從而導致連接于其上的內鎖桿30運動。
后鎖桿30的運動還導致平移鉤體28運動，平移鉤體28通過在槽52、54中運行的銷66而與后鎖桿30操作性地關聯。后鎖桿30朝向保持器部分12的運動導致平移鉤體28首先基本上沿軸向(如箭頭92所示)進行平移運動，然后進行旋轉運動(如箭頭94所示)。平移鉤體28的旋轉運動由銷66在槽中的運動引起，即銷66首先沿軸向(92)運動，然后在槽52、54的第二部分(96)中沿向上的方向運動。軸向運動92導致臂86向外并且背離相應的凹部88軸向移位。旋轉運動94導致臂86背離凹部88移位到允許臂86離開保持器部分12的邊緣100的程度，這時保持器部分12和鎖鉤部分14分離或者背離彼此移位。細長槽62和導向槽52、54幫助平移鉤體28進行如上所述的平移運動。
電機34的運行設計為在打開位置(例如如圖4所示)或者在關閉位置(如圖3所示)停止。控制器110(圖1)通過接線112與電機34連接。控制器110示意性地顯示于圖1中。控制器110包括在完成每個半周期的操作(即打開或解鎖，以及關閉或鎖閉)后停止供電的電路。這將提供附加的可靠性和安全性，使得在鎖閉位置處在給電機34供電之前鎖組件10不會被解鎖。當提供電力以使組件解鎖時，從鎖組件10伸出的頂端90或標志指示解鎖狀態。可以想到，給頂端90或整個前鎖桿32上油漆或者以其它方式進行著色處理以提供解鎖狀態的指示。通過控制器110以及當鎖或者完全打開或者完全關閉時停止電機的相關限位開關和傳感器來控制電機34的行程。限位開關和傳感器將通過諸如聲音信號、視覺信號、視覺顯示或者其它信號等適當的感覺信號給操作者發信號，這些信號可以顯示在通過接線116與控制器110相連的控制面板114上。信號將向操作者表明開/關的順序動作已完成。控制面板114可以包括一系列控制開關118以及適當的打開指示燈120和關閉指示燈122，例如紅色表示打開而綠色表示關閉但是不限于此。
可以想到，實施方式可以包括由共同的控制器操作的多個鎖組件和相關驅動裝置。換句話說，一個控制器可以用來可控制地操作多個鎖組件。控制器可以放在可能與鎖組件隔開但是便于操作者操作的位置。
鎖上安裝的接近傳感器給發光二級管(LED)形式的指示燈120、122提供動力，所述傳感器將確認鎖的狀態(完全打開或者完全關閉)。控制面板114位于鎖定罩的后面，該鎖定罩也可以包括鑰匙鎖或者其它適當的鎖定裝置以保護元件且防止意外啟動。控制面板可以位于離開地面規定距離的位置，例如，但是不限于，地面以上5英尺，這個距離便于可能遠離鎖組件10的服務技術員或其它操作者容易接觸到。
電機34的應用設計為不需要操作者實際位于靠近鎖的位置來執行每個鎖閉和解鎖操作。實際上，控制面板114可以包括多個與控制器110相連的控制線路116、124、126、128，從而通過接線112、130、132、134操作多個鎖組件。
合適的電機34的實例是115VAC 400Hz感應變速電機，其具有10000∶1的減速比和123in-lb的連續額定轉矩。這種電機的失速轉矩可以超過250in-lb。這種電機的輸出速度可以達2.2RPM，這將在大約4.5秒內打開或者關閉鎖組件10。這種電機還可以具有通常為大約12盎司的較輕重量，包括諸如雙面防塵全壽命潤滑球軸承和滾針軸承等附加的可靠性特征，并且提供連續工作大約200至1000小時的壽命，這大致相當于最少72000個完整的周期。
上面顯示和描述的鎖系統200提供了包含附加的安全性和可靠性特征的不引人注意的鉤形鎖組件10。鎖至打開或關閉位置的操作提供了附加的安全性特征。與控制器110以及相關控制裝置114和傳感器有關的安全性特征提供了附加的可靠性和安全性。此外，鎖組件10以及包含控制組件210的整個鎖系統200的結構又提供了遠程可控性的優勢。例如，控制組件210的使用有助于消除與附加的機械纜索(與硬件相關聯)有關的重量。控制組件210和相關接線與鎖組件10的組合具有小于現有技術設計的機械連接的鎖組件的總重。這使得整個鎖系統200的凈重減小。用于指示各部分12、14接近而指示關閉或打開狀態的傳感器可以包含感應式接近開關(IFM Effector，INC.)。可以認識到，固態裝置在苛刻的發動機整流罩環境中將具有最大的可靠性和可存在性。
作為附加特征，保持器部分12包括位于剪力銷組件212中的至少一個鎖剪力銷，圖中所示為一對鎖剪力銷。參考圖5，剪力銷組件212包括安裝并支撐于保持器殼40上的剪力銷214。銷214的前端216延伸穿過鎖殼38上的通道218。剪力銷214有助于對齊各部分12、14，便于使插銷20的臂86可靠且可重復地接合在保持部分22的相應凹部88中，并且抵抗各部分12、14之間的剪切作用。
此外，鎖組件10使用了雙連桿(前鎖桿32和后鎖桿30)的過中心(over-center)鎖定結構，以有助于使插銷與保持器保持接合。包括鎖桿32、30的聯接裝置26產生過中心鎖定狀態，使得當聯接裝置26處于鎖閉狀態時，銷72的中心軸220落在從軸36的中心軸222延伸至銷66的中心軸224的直線之下。
還需注意的是，可以相對于平移鉤體28調節插銷20以便于設定期望的預加負載和插銷20的位置。插銷20包括以螺紋方式支撐在基座232中的螺紋軸230以及用于鎖緊螺母234的調節部分。可以通過鎖緊螺母234實現螺紋軸230在基座232中的調節，從而保持期望的調節。不需要對鎖組件10的保持器側(12)進行調節。
使用時，鎖組件10或者單獨地，或者與具有相同結構或其它結構的其它鎖安裝在期望的結構上，例如，作為示例而并非限制性，安裝于發動機艙上的整流罩結構上。保持器部分12安裝于結構的一部分，鎖鉤部分14安裝于結構的相對部分。控制組件210應該放在方便使用者操作的位置。控制組件210可以與由控制面板114操作的一個或者幾個鎖組件10隔開，但是要與所述鎖組件通信。在關閉形態中，電機34旋轉以使軸36運轉，導致鎖體中的運動，從而使插銷20與保持器部分12的保持部分22接合。
對控制面板114的啟動操作導致通過信號指示控制器110操作電機34以使插銷20從保持部分22中脫離。電機34的運轉使軸36旋轉，從而操作聯接裝置26以使鎖桿28、30、32脫離并且使聯接裝置的過中心結構脫離。聯接裝置繼續運行，直到到達完全打開的狀態，這時停止給電機34供電。在完全脫離的形態中(見圖4)，前鎖桿32的頂端90從鎖體38伸出，從而用作指示器或標志。也可以想到，可以包括另一種形式的視覺指示器，其用光或聽覺信號向控制面板114的操作者表明鎖組件10已解鎖。可以在控制面板處設置打開信號120和關閉信號122(諸如通過LED或包括聽覺信號的其它信號)的形式的輔助信號。
電機和軸上以及各部分12、14上的接近傳感器可以給控制器110提供信息，以提供鎖閉或解鎖情形下鎖的狀態。傳感器可以構造成提供另外的信息，以增強鎖組件10的可靠性和安全性。
與通過遠程鎖閉機械纜索或液壓裝置進行機械操作的鎖相比，電機34和鎖組件10的使用使得重量減輕。需要注意的是，通過如下通信路徑實現所提及的控制面板114、控制器110和鎖組件10之間的通信，該通信路徑可以包括導線連接、光學連接、無線連接、以及可以連接各種部件而在各種相連部件間傳遞信息的任何其它形式的連接。此外，在該裝置的實施方式中，為了實現可計量性、安全性以及與其它系統進行交互，信號可以轉發給諸如計算機、控制器和相關系統等其它裝置。
需要注意的是，通過如下通信路徑實現所提及的控制面板114、控制器110和鎖組件10之間的通信，該通信路徑可以包括導線連接、光學連接、無線連接、以及可以連接各種部件而在各種相連部件間傳遞信息的任何其它形式的連接。此外，在該裝置的實施方式中，為了實現可計量性、安全性以及與其它系統進行交互，信號可以轉發給諸如計算機、控制器和相關系統等其它裝置。
雖然在附圖和上述說明中已經顯示和說明了若干實施方式，但是這些顯示和說明是作為對特征的解釋而非限制，可以認識到，只是顯示和說明了解釋性的實施方式，在本發明的主題內的所有變化和修改期望得到保護。申請人已經提供了說明書和附圖，這些說明書和附圖用于解釋本發明的實施方式，而不是用作包含或暗示本發明的保護范圍到所述實施方式。由說明書中提出的各種特征產生了本發明的多個優勢。需要注意的是，本發明的可選實施方式不可能包括所有所述特征，然而仍得益于這些特征的至少部分優勢。本領域的普通技術人員可能在不經過過多的實驗下容易地設計出他們自己的屬于本發明和相關方法的技術實現，其包含本發明的一個或者多個特征的技術實現將落在本發明和所附權利要求的主題和范圍內。
權利要求
1.一種鎖組件，包括連接到第一物件上的第一部分和連接到第二物件上的第二部分，所述第一部分可以與所述第二部分接合；驅動裝置，其與第一部分和第二部分中的至少一個連接，用于通過可控的操作驅動裝置而使第一部分和第二部分接合和脫離；和控制器，其與驅動裝置連接，用于可控地操作驅動裝置而使所述鎖組件接合和脫離。
2.根據權利要求1所述的鎖組件，其特征在于，所述第二部分限定出保持器部分，所述第一部分限定出鎖鉤部分，所述鎖鉤部分具有與所述保持器部分可控地接合的插銷。
3.根據權利要求2所述的鎖組件，還包括支撐在鎖鉤部分上的聯接裝置，所述聯接裝置與鎖鉤部分以及插銷連接，用于使插銷相對于保持器部分平移運動。
4.根據權利要求3所述的鎖組件，其特征在于，所述聯接裝置具有使插銷與保持器部分保持接合的過中心結構。
5.根據權利要求2所述的鎖組件，其特征在于，所述驅動裝置可以由所述控制器操作到僅有的兩個位置之一處，所述兩個位置包括鎖鉤部分與保持器部分脫離的打開位置，以及鎖鉤部分與保持器部分接合的關閉位置。
6.根據權利要求1所述的鎖組件，其特征在于，所述控制器與多個鎖組件中的多個驅動裝置相連。
7.根據權利要求3所述的鎖組件，還包括與聯接裝置相連的前鎖桿，當鎖鉤部分與保持器部分脫離時，聯接裝置使前鎖桿從鎖鉤部分升起，當鎖鉤部分與保持器部分接合時，聯接裝置使前鎖桿返回到鎖鉤部分中。
8.根據權利要求1所述的鎖組件，還包括至少一個剪力銷，其支撐在所述第一部分和第二部分中的至少一個上，相應的剪力銷通道根據所述剪力銷的位置設置在所述第一部分和第二部分的另一個上，當第一部分與第二部分接合時，所述剪力銷通道容納剪力銷。
9.根據權利要求1所述的鎖組件，還包括至少一個傳感器，其支撐在鎖組件上并且與控制器相連，用于檢測鎖接合和鎖脫離二者中的至少一種狀態。
10.根據權利要求1所述的鎖組件，還包括至少一個傳感器，其與驅動裝置連接，用于檢測驅動裝置的狀態。
11.根據權利要求10所述的鎖組件，其特征在于，驅動裝置的狀態被用于代表鎖接合和鎖脫離的狀態。
12.根據權利要求1所述的鎖組件，其特征在于，所述驅動裝置是可控電機，其通常可以工作于第一部分與第二部分接合的第一位置和第一部分與第二部分脫離的第二位置之間。
13.根據權利要求12所述的鎖組件，其特征在于，所述控制器與電機相連，從而僅將電機操作到所述第一位置和第二位置中的一個位置處。
14.一種鎖組件，包括保持器部分；鎖鉤部分，其具有與所述保持器部分可控接合的插銷；驅動裝置，其與保持器部分和鎖鉤部分中的至少一個連接，用于通過可控的操作而使鎖鉤部分和保持器部分接合和脫離；控制器，其與驅動裝置連接，用于可控地操作驅動裝置而使鎖鉤部分和保持器部分接合和脫離；和聯接裝置，其支撐在鎖鉤部分上，所述聯接裝置與鎖鉤部分以及插銷連接，以使插銷相對于保持器部分平移運動。
16.根據權利要求14所述的鎖組件，其特征在于，所述驅動裝置可以由所述控制器操作到僅有的兩個位置之一處，所述兩個位置包括鎖鉤部分與保持器部分脫離的打開位置，以及鎖鉤部分與保持器部分接合的關閉位置。
17.根據權利要求14所述的鎖組件，其特征在于，所述控制器與多個鎖組件中的多個驅動裝置相連。
18.根據權利要求14所述的鎖組件，還包括與聯接裝置相連的前鎖桿，當鎖鉤部分與保持器部分脫離時，聯接裝置使前鎖桿從鎖鉤部分升起，當鎖鉤部分與保持器部分接合時，聯接裝置使前鎖桿返回到鎖鉤部分中。
19.根據權利要求14所述的鎖組件，還包括至少一個剪力銷，其支撐在所述鎖鉤部分和保持器部分中的至少一個上，相應的剪力銷孔根據所述剪力銷的位置設置在所述鎖鉤部分和保持器部分的另一個上，當鎖鉤部分與保持器部分接合時，所述剪力銷孔容納剪力銷。
20.一種鎖閉方法，包括步驟提供鎖鉤部分；提供保持器部分；提供與鎖鉤部分和保持器部分中的至少一個相連的驅動裝置；可控地操作驅動裝置以使鎖鉤部分和保持器部分接合和脫離。
21.根據權利要求20所述的鎖閉方法，還包括下述步驟提供與驅動裝置相連的控制器；以及操作控制器以可控地使鎖鉤部分和保持器部分接合和脫離。
22.根據權利要求20所述的鎖閉方法，還包括下述步驟操作驅動裝置使之到達鎖鉤部分與保持器部分脫離的打開位置；操作驅動裝置使之到達鎖鉤部分與保持器部分接合的關閉位置。
23.根據權利要求22所述的鎖閉方法，還包括下述步驟可控地操作驅動裝置使之僅到達打開位置和關閉位置處，而不停頓在任何中間位置。
全文摘要
本發明涉及一種鎖組件，其包括與相應物件連接的第一部分和第二部分。所述第一部分可以與所述第二部分接合。驅動裝置與第一部分和第二部分中的至少一個連接，用于可控地操作驅動裝置使第一部分和第二部分接合和脫離。提供有控制器，其與驅動裝置連接，用于可控地操作驅動裝置而使鎖接合和脫離。第一部分和第二部分可以為鎖鉤和保持器結構的形式，并且鎖鉤部分和保持器部分之一由驅動裝置驅動。傳感器可以設置在鎖組件上并且與控制器相連，用于檢測諸如鎖接合或鎖脫離的至少一種狀態。本發明還公開了如下鎖閉方法，即利用第一部分、第二部分、驅動裝置和控制器來可控地鎖閉和解鎖鎖組件。
文檔編號E05C5/00GK101076645SQ200580039215
公開日2007年11月21日 申請日期2005年9月16日 優先權日2004年9月17日
發明者約翰·D.·普拉特, 蒂莫西·S.·羅斯瑪 申請人:哈特韋爾公司