专利名称：电机驱动锁的制作方法
技术领域：
本发明涉及用在航空航天应用中的锁，诸如用在飞行器或者其它运载工具上保持外壳的若干部分处于关闭位置的锁。
背景技术：
许多锁系统可以用于在结构受到很大的力时保持结构的若干部分处于关闭位置。对本申请不构成限制的一个实例是这种锁在航空航天工业中的应用。航空航天工业锁可以用来保持发动机舱的外壳部分围绕发动机装置处于关闭位置。锁系统受到很大的力，必须设计成保持发动机舱的外壳部分在工作过程中处于关闭位置。此外，锁必须可操作以便可以打开发动机舱而进入发动机装置。
在随后的说明和下述附图中将说明和显示本发明的实施方式，并且部分地提出本发明的特征和优势，在阅读下面结合附图所做的详细说明之后可以在一定程度上理解本发明的特征和优势。
图1是本发明提出的电机驱动锁的透视图，并且提供有关控制组件的示意说明，图中该锁与其将要连接的结构分离，该锁用于使所述结构保持在关闭位置；图2是图1所示锁的俯视图；
图3是沿着图2的线3-3获得的图2所示锁的侧视图，其中已经将锁操作到关闭位置，在该位置处锁钩部分与保持器部分接合；图4是图2的侧视图，其中已经将锁操作为使插销脱离保持器的相应保持部分，换句话说，已经将锁操作到打开位置，在该位置处锁钩部分已经脱离保持器部分；图5是沿着图2的线5-5获得的剖视图；图6是沿着图2的线6-6获得的剖视图；图7是发动机上的一部分扇式整流罩的简化视图，示出支撑于整流罩上的锁组件；和图8是用于锁组件中的锁壳的透视图。
具体实施例方式
虽然本发明可以有不同形式的实施方式，但是此处将详细说明显示在附图中的实施方式，需要理解的是，该说明是作为本发明原理的解释而不是用来将本发明限制在下述说明中提出或者附图中显示的结构、方法和部件布置的细节上。
如图1所示，提供了锁组件10。锁组件包括显示为锁钩部分14的第一部分以及显示为保持器部分12的第二部分。第一部分和第二部分可以连接到相应的第一物件和第二物件上，诸如图7所示的整流罩和结构等。保持器部分12和锁钩部分14保持在彼此分离的本体上，诸如发动机舱和飞行器整流罩上的相应结构等。参考图7，图中显示了这种整流罩14和诸如发动机前底座16等其它相应结构。锁组件10显示为位于整流罩14的边缘以便在处于关闭位置时保持整流罩。
锁钩部分包括驱动装置18，其是电动的并且可控地操作插销20。参考图3至图6，插销20可以由驱动装置18可控地操作而与保持器部分12的保持部分22接合和脱离。
插销20通过联接装置26与驱动装置18连接。联接装置26包括平移钩体28、后锁杆30以及前锁杆32。驱动装置18示例性而非限制性地包括高转矩交流感应变速电机形式的可控电机34，以及从电机34伸出的驱动轴36。也可以设计出包括其它形式的可控驱动装置，诸如以气动或者液压方式操作的装置。
锁钩部分14包括锁壳38。与此相似，保持器部分12包括保持器壳40。联接装置26支撑在锁壳38上。参考图8，锁壳38以下部透视图显示。如图所示，锁壳38包括电机安装基座44、相对的肩部46以及两个基本平行地延伸的侧壁48、50。为了清楚地提供锁壳38的结构和功能，图8所示锁壳38的透视图没有显示锁组件10的其它部件。一对导向槽52、54分别设置在相应的壁48、50中。面板或凸缘56从壁48、50并且在壁48、50之间延伸。空间58限定在该相对的侧壁之间，而该相对的侧壁限定其间的锁沟槽58。
联接装置26相对于锁壳38支撑在锁壳38上，并且通常位于沟槽58内。电机34安装在电机基座44上，并且轴36延伸穿过形成于电机基座44和轴毂46中的孔60。至少参考图2至图4，轴36延伸穿过平移钩体28中的细长槽62。如上所述，平移钩体28通常操作性地位于沟槽58中。与此相似，轴36延伸穿过前锁杆32中的孔64。后锁杆30包括保持在后锁杆30的孔68中的销66。销66经由一对相对的导向槽52、54移动。后锁杆30的相对端部70包括销72，该销延伸穿过锁杆30中的孔74并且伸入前锁杆32的相应孔中。
利用上述联接装置26的结构，后锁杆30通过槽52、54中的销66可滑动地连接于锁体38。后锁杆30在销72处与前锁杆32连接。前锁杆32与轴36连接。还应该注意的是，轴36通过键78与前锁杆32连接。这样，轴36的旋转导致前锁杆32运动。平移钩体28通过轴36与锁体38连接，而轴36还与前锁杆32有操作关系。此外，平移钩体28的末端80通过延伸穿过平移钩体28的相应部分的销66与后锁杆30靠近地连接。
上面已经说明了锁组件10的结构和连接关系，现在将回顾锁组件10的电动或自动操作。如上所述，锁组件10由驱动装置18驱动。回顾一下，驱动装置包括支撑在锁壳38上的电机34和驱动轴36。仍然如上所述，驱动轴36与平移钩体28以及前锁杆32有关联。另外如图所示，轴36的一端与对轴36进行驱动的电机34连接。轴36的相对端由轴承组件82支撑，而轴承组件82支撑于轴毂46(见图8)上。如上所述，前锁杆32通过键78与轴36连接。
图3示出处于关闭或者锁闭状态的锁组件10。在锁闭状态下，T形插销20的向外延伸的臂86与保持器体40中的保持部分22的相应成形凹部88相对地接合。在这种状态下，停止给电机34供电从而防止锁脱离。当操作电机34以使插销20从保持部分22脱离时，轴36旋转(在图4中显示，通常逆时针旋转)，从而使前锁杆32朝向保持器部分12移动。前锁杆32的旋转使得前锁杆32向上运动到沟槽58的外部，而端部90背离锁体38延伸。
前锁杆32的运动导致通过销72与前锁杆32连接的内锁杆30运动。通常，销72在轴36的径向位置处旋转，从而导致连接于其上的内锁杆30运动。
后锁杆30的运动还导致平移钩体28运动，平移钩体28通过在槽52、54中运行的销66而与后锁杆30操作性地关联。后锁杆30朝向保持器部分12的运动导致平移钩体28首先基本上沿轴向(如箭头92所示)进行平移运动，然后进行旋转运动(如箭头94所示)。平移钩体28的旋转运动由销66在槽中的运动引起，即销66首先沿轴向(92)运动，然后在槽52、54的第二部分(96)中沿向上的方向运动。轴向运动92导致臂86向外并且背离相应的凹部88轴向移位。旋转运动94导致臂86背离凹部88移位到允许臂86离开保持器部分12的边缘100的程度，这时保持器部分12和锁钩部分14分离或者背离彼此移位。细长槽62和导向槽52、54帮助平移钩体28进行如上所述的平移运动。
电机34的运行设计为在打开位置(例如如图4所示)或者在关闭位置(如图3所示)停止。控制器110(图1)通过接线112与电机34连接。控制器110示意性地显示于图1中。控制器110包括在完成每个半周期的操作(即打开或解锁，以及关闭或锁闭)后停止供电的电路。这将提供附加的可靠性和安全性，使得在锁闭位置处在给电机34供电之前锁组件10不会被解锁。当提供电力以使组件解锁时，从锁组件10伸出的顶端90或标志指示解锁状态。可以想到，给顶端90或整个前锁杆32上油漆或者以其它方式进行着色处理以提供解锁状态的指示。通过控制器110以及当锁或者完全打开或者完全关闭时停止电机的相关限位开关和传感器来控制电机34的行程。限位开关和传感器将通过诸如声音信号、视觉信号、视觉显示或者其它信号等适当的感觉信号给操作者发信号，这些信号可以显示在通过接线116与控制器110相连的控制面板114上。信号将向操作者表明开/关的顺序动作已完成。控制面板114可以包括一系列控制开关118以及适当的打开指示灯120和关闭指示灯122，例如红色表示打开而绿色表示关闭但是不限于此。
可以想到，实施方式可以包括由共同的控制器操作的多个锁组件和相关驱动装置。换句话说，一个控制器可以用来可控制地操作多个锁组件。控制器可以放在可能与锁组件隔开但是便于操作者操作的位置。
锁上安装的接近传感器给发光二级管(LED)形式的指示灯120、122提供动力，所述传感器将确认锁的状态(完全打开或者完全关闭)。控制面板114位于锁定罩的后面，该锁定罩也可以包括钥匙锁或者其它适当的锁定装置以保护元件且防止意外启动。控制面板可以位于离开地面规定距离的位置，例如，但是不限于，地面以上5英尺，这个距离便于可能远离锁组件10的服务技术员或其它操作者容易接触到。
电机34的应用设计为不需要操作者实际位于靠近锁的位置来执行每个锁闭和解锁操作。实际上，控制面板114可以包括多个与控制器110相连的控制线路116、124、126、128，从而通过接线112、130、132、134操作多个锁组件。
合适的电机34的实例是115VAC 400Hz感应变速电机，其具有10000∶1的减速比和123in-lb的连续额定转矩。这种电机的失速转矩可以超过250in-lb。这种电机的输出速度可以达2.2RPM，这将在大约4.5秒内打开或者关闭锁组件10。这种电机还可以具有通常为大约12盎司的较轻重量，包括诸如双面防尘全寿命润滑球轴承和滚针轴承等附加的可靠性特征，并且提供连续工作大约200至1000小时的寿命，这大致相当于最少72000个完整的周期。
上面显示和描述的锁系统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钩形锁组件10。锁至打开或关闭位置的操作提供了附加的安全性特征。与控制器110以及相关控制装置114和传感器有关的安全性特征提供了附加的可靠性和安全性。此外，锁组件10以及包含控制组件210的整个锁系统200的结构又提供了远程可控性的优势。例如，控制组件210的使用有助于消除与附加的机械缆索(与硬件相关联)有关的重量。控制组件210和相关接线与锁组件10的组合具有小于现有技术设计的机械连接的锁组件的总重。这使得整个锁系统200的净重减小。用于指示各部分12、14接近而指示关闭或打开状态的传感器可以包含感应式接近开关(IFM Effector，INC.)。可以认识到，固态装置在苛刻的发动机整流罩环境中将具有最大的可靠性和可存在性。
作为附加特征，保持器部分12包括位于剪力销组件212中的至少一个锁剪力销，图中所示为一对锁剪力销。参考图5，剪力销组件212包括安装并支撑于保持器壳40上的剪力销214。销214的前端216延伸穿过锁壳38上的通道218。剪力销214有助于对齐各部分12、14，便于使插销20的臂86可靠且可重复地接合在保持部分22的相应凹部88中，并且抵抗各部分12、14之间的剪切作用。
此外，锁组件10使用了双连杆(前锁杆32和后锁杆30)的过中心(over-center)锁定结构，以有助于使插销与保持器保持接合。包括锁杆32、30的联接装置26产生过中心锁定状态，使得当联接装置26处于锁闭状态时，销72的中心轴220落在从轴36的中心轴222延伸至销66的中心轴224的直线之下。
还需注意的是，可以相对于平移钩体28调节插销20以便于设定期望的预加负载和插销20的位置。插销20包括以螺纹方式支撑在基座232中的螺纹轴230以及用于锁紧螺母234的调节部分。可以通过锁紧螺母234实现螺纹轴230在基座232中的调节，从而保持期望的调节。不需要对锁组件10的保持器侧(12)进行调节。
使用时，锁组件10或者单独地，或者与具有相同结构或其它结构的其它锁安装在期望的结构上，例如，作为示例而并非限制性，安装于发动机舱上的整流罩结构上。保持器部分12安装于结构的一部分，锁钩部分14安装于结构的相对部分。控制组件210应该放在方便使用者操作的位置。控制组件210可以与由控制面板114操作的一个或者几个锁组件10隔开，但是要与所述锁组件通信。在关闭形态中，电机34旋转以使轴36运转，导致锁体中的运动，从而使插销20与保持器部分12的保持部分22接合。
对控制面板114的启动操作导致通过信号指示控制器110操作电机34以使插销20从保持部分22中脱离。电机34的运转使轴36旋转，从而操作联接装置26以使锁杆28、30、32脱离并且使联接装置的过中心结构脱离。联接装置继续运行，直到到达完全打开的状态，这时停止给电机34供电。在完全脱离的形态中(见图4)，前锁杆32的顶端90从锁体38伸出，从而用作指示器或标志。也可以想到，可以包括另一种形式的视觉指示器，其用光或听觉信号向控制面板114的操作者表明锁组件10已解锁。可以在控制面板处设置打开信号120和关闭信号122(诸如通过LED或包括听觉信号的其它信号)的形式的辅助信号。
电机和轴上以及各部分12、14上的接近传感器可以给控制器110提供信息，以提供锁闭或解锁情形下锁的状态。传感器可以构造成提供另外的信息，以增强锁组件10的可靠性和安全性。
与通过远程锁闭机械缆索或液压装置进行机械操作的锁相比，电机34和锁组件10的使用使得重量减轻。需要注意的是，通过如下通信路径实现所提及的控制面板114、控制器110和锁组件10之间的通信，该通信路径可以包括导线连接、光学连接、无线连接、以及可以连接各种部件而在各种相连部件间传递信息的任何其它形式的连接。此外，在该装置的实施方式中，为了实现可计量性、安全性以及与其它系统进行交互，信号可以转发给诸如计算机、控制器和相关系统等其它装置。
需要注意的是，通过如下通信路径实现所提及的控制面板114、控制器110和锁组件10之间的通信，该通信路径可以包括导线连接、光学连接、无线连接、以及可以连接各种部件而在各种相连部件间传递信息的任何其它形式的连接。此外，在该装置的实施方式中，为了实现可计量性、安全性以及与其它系统进行交互，信号可以转发给诸如计算机、控制器和相关系统等其它装置。
虽然在附图和上述说明中已经显示和说明了若干实施方式，但是这些显示和说明是作为对特征的解释而非限制，可以认识到，只是显示和说明了解释性的实施方式，在本发明的主题内的所有变化和修改期望得到保护。申请人已经提供了说明书和附图，这些说明书和附图用于解释本发明的实施方式，而不是用作包含或暗示本发明的保护范围到所述实施方式。由说明书中提出的各种特征产生了本发明的多个优势。需要注意的是，本发明的可选实施方式不可能包括所有所述特征，然而仍得益于这些特征的至少部分优势。本领域的普通技术人员可能在不经过过多的实验下容易地设计出他们自己的属于本发明和相关方法的技术实现，其包含本发明的一个或者多个特征的技术实现将落在本发明和所附权利要求的主题和范围内。
权利要求
1.一种锁组件，包括连接到第一物件上的第一部分和连接到第二物件上的第二部分，所述第一部分可以与所述第二部分接合；驱动装置，其与第一部分和第二部分中的至少一个连接，用于通过可控的操作驱动装置而使第一部分和第二部分接合和脱离；和控制器，其与驱动装置连接，用于可控地操作驱动装置而使所述锁组件接合和脱离。
2.根据权利要求1所述的锁组件，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锁钩部分，所述锁钩部分具有与所述保持器部分可控地接合的插销。
3.根据权利要求2所述的锁组件，还包括支撑在锁钩部分上的联接装置，所述联接装置与锁钩部分以及插销连接，用于使插销相对于保持器部分平移运动。
4.根据权利要求3所述的锁组件，其特征在于，所述联接装置具有使插销与保持器部分保持接合的过中心结构。
5.根据权利要求2所述的锁组件，其特征在于，所述驱动装置可以由所述控制器操作到仅有的两个位置之一处，所述两个位置包括锁钩部分与保持器部分脱离的打开位置，以及锁钩部分与保持器部分接合的关闭位置。
6.根据权利要求1所述的锁组件，其特征在于，所述控制器与多个锁组件中的多个驱动装置相连。
7.根据权利要求3所述的锁组件，还包括与联接装置相连的前锁杆，当锁钩部分与保持器部分脱离时，联接装置使前锁杆从锁钩部分升起，当锁钩部分与保持器部分接合时，联接装置使前锁杆返回到锁钩部分中。
8.根据权利要求1所述的锁组件，还包括至少一个剪力销，其支撑在所述第一部分和第二部分中的至少一个上，相应的剪力销通道根据所述剪力销的位置设置在所述第一部分和第二部分的另一个上，当第一部分与第二部分接合时，所述剪力销通道容纳剪力销。
9.根据权利要求1所述的锁组件，还包括至少一个传感器，其支撑在锁组件上并且与控制器相连，用于检测锁接合和锁脱离二者中的至少一种状态。
10.根据权利要求1所述的锁组件，还包括至少一个传感器，其与驱动装置连接，用于检测驱动装置的状态。
11.根据权利要求10所述的锁组件，其特征在于，驱动装置的状态被用于代表锁接合和锁脱离的状态。
12.根据权利要求1所述的锁组件，其特征在于，所述驱动装置是可控电机，其通常可以工作于第一部分与第二部分接合的第一位置和第一部分与第二部分脱离的第二位置之间。
13.根据权利要求12所述的锁组件，其特征在于，所述控制器与电机相连，从而仅将电机操作到所述第一位置和第二位置中的一个位置处。
14.一种锁组件，包括保持器部分；锁钩部分，其具有与所述保持器部分可控接合的插销；驱动装置，其与保持器部分和锁钩部分中的至少一个连接，用于通过可控的操作而使锁钩部分和保持器部分接合和脱离；控制器，其与驱动装置连接，用于可控地操作驱动装置而使锁钩部分和保持器部分接合和脱离；和联接装置，其支撑在锁钩部分上，所述联接装置与锁钩部分以及插销连接，以使插销相对于保持器部分平移运动。
16.根据权利要求14所述的锁组件，其特征在于，所述驱动装置可以由所述控制器操作到仅有的两个位置之一处，所述两个位置包括锁钩部分与保持器部分脱离的打开位置，以及锁钩部分与保持器部分接合的关闭位置。
17.根据权利要求14所述的锁组件，其特征在于，所述控制器与多个锁组件中的多个驱动装置相连。
18.根据权利要求14所述的锁组件，还包括与联接装置相连的前锁杆，当锁钩部分与保持器部分脱离时，联接装置使前锁杆从锁钩部分升起，当锁钩部分与保持器部分接合时，联接装置使前锁杆返回到锁钩部分中。
19.根据权利要求14所述的锁组件，还包括至少一个剪力销，其支撑在所述锁钩部分和保持器部分中的至少一个上，相应的剪力销孔根据所述剪力销的位置设置在所述锁钩部分和保持器部分的另一个上，当锁钩部分与保持器部分接合时，所述剪力销孔容纳剪力销。
20.一种锁闭方法，包括步骤提供锁钩部分；提供保持器部分；提供与锁钩部分和保持器部分中的至少一个相连的驱动装置；可控地操作驱动装置以使锁钩部分和保持器部分接合和脱离。
21.根据权利要求20所述的锁闭方法，还包括下述步骤提供与驱动装置相连的控制器；以及操作控制器以可控地使锁钩部分和保持器部分接合和脱离。
22.根据权利要求20所述的锁闭方法，还包括下述步骤操作驱动装置使之到达锁钩部分与保持器部分脱离的打开位置；操作驱动装置使之到达锁钩部分与保持器部分接合的关闭位置。
23.根据权利要求22所述的锁闭方法，还包括下述步骤可控地操作驱动装置使之仅到达打开位置和关闭位置处，而不停顿在任何中间位置。
全文摘要
本发明涉及一种锁组件，其包括与相应物件连接的第一部分和第二部分。所述第一部分可以与所述第二部分接合。驱动装置与第一部分和第二部分中的至少一个连接，用于可控地操作驱动装置使第一部分和第二部分接合和脱离。提供有控制器，其与驱动装置连接，用于可控地操作驱动装置而使锁接合和脱离。第一部分和第二部分可以为锁钩和保持器结构的形式，并且锁钩部分和保持器部分之一由驱动装置驱动。传感器可以设置在锁组件上并且与控制器相连，用于检测诸如锁接合或锁脱离的至少一种状态。本发明还公开了如下锁闭方法，即利用第一部分、第二部分、驱动装置和控制器来可控地锁闭和解锁锁组件。
文档编号E05C5/00GK101076645SQ200580039215
公开日2007年11月21日 申请日期2005年9月16日 优先权日2004年9月17日
发明者约翰·D.·普拉特, 蒂莫西·S.·罗斯玛 申请人:哈特韦尔公司