专利名称：使用rfid钥匙的门锁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子门锁。更特别地，本发明涉及一种利用无线电频率识别标签来动作并允许访问的电子门锁。
背景技术：
一般情况下，电子门锁采用多种凭证之一来允许访问门锁。这种凭证一般以磁条式钥匙卡、智能卡、接近式标记卡(proximity badge)的形式存在，或者也可以仅采用个人身份识别码(pin code)。采用磁条式钥匙卡、智能卡和接近式标记卡都有一定的缺陷。在许多应用条件下，锁具可包括一个读卡器，钥匙卡或智能卡可被插到该读卡器内。钥匙卡和智能卡可包括一个磁条，该磁条内存储有可被电子锁读取的密码或其它访问法则。如果钥匙卡或智能卡上的密码与某个预定的标准相匹配，那么该电子锁允许进入并将闩锁打开。不利的是，智能卡和钥匙卡采用了出于各种原因可能损坏而不能使用的接触表面或磁条，包括暴露在磁场下，或者仅仅由于操作不当或野蛮操作而损坏。此外，还要求在一个特定的方向上将钥匙卡插到锁具内。
另一种凭证就是包括有一个无线电频率识别标签的接近式标记卡。在这种系统中，无线电频率识别标签包括一个收发器。该收发器无需采用内部电源，而是由设置在门附近的无线电收发机所发出的无线电频率来激励。一般情况下，门框可包括能够以规定的时间间隔发出频率的无线电收发机。当一个佩戴或携带有接近式标记卡的人进入到门附近的位置上时，标签就会在接收到无线电频率信号时受到激励。受到激励的接近式标记卡就会发出一个包括有进入密码或其它法则的信号。接着，如果接收到正确的密码或法则，那么就可以将该锁打开。
这样的无线电频率系统需要较大的功率来发射一个足以在邻近门口的所需区域内对收发器进行正确激励的信号。该功率通常由交流电流来提供，而交流电流通过一个安装在门附近的无线电收发机天线发出。在某些应用条件下，例如在有多个房间的情况下或应用于旅馆/汽车旅馆中的情况下，这样的系统从经济上不太可行或不理想。在某些应用条件下，例如旅馆/汽车旅馆和其它有多个房间的系统中，最好包括一种能够自行动作、而且不需要外部线路的电子锁。此外，最好能够研发出一种无需极大功率的系统，这仅在与一个交流电源硬连接(hard wiring)的情况下才可用。不利的是，该系统所需的功率不能与现有电池的寿命相匹配，因此不能支持这种独立的系统。
这样，理想的是提供一种可对耐用型凭证作出响应并且能够自行动作从而具有实用寿命的电子锁。
发明内容
本发明涉及一种电子锁，该电子锁采用了一种包含有无线电频率识别标签的钥匙。该钥匙可被插到电子锁内并放置在非常接近一个线圈的位置上，该线圈可产生一个磁场，该磁场用于激励设置在钥匙内的收发器。
该电子锁包括一个线圈，该线圈包围在一个腔体周围，而钥匙可被插到该腔体内。将钥匙插入到该腔体内就会使一个开关产生动作。该开关使包围钥匙的线圈激励并产生一个磁场。该磁场对设置在钥匙内的收发器激励，接着，该收发器发出一个信号，该信号被电子锁所接收。该锁包括一个电机，该电机可响应于一个被合适的钥匙所接收到的正确识别密码而致动。该电机可将锁定爪(locking dog)移动到解锁位置上。锁定爪的移动允许钥匙旋转以将该锁打开。
通过采用几节普通电池就可以为该电机和线圈组件提供电能。线圈和电机所需的功率大小仅由几节电池就能够使其达到有实际意义的使用寿命。
因此，本发明的电子闩锁组件允许采用显著节约电力的电子锁，从而利用普通电池就可以应用独立的装置。
通过下面的具体说明及附图，可以更好地理解本发明的上述特征及其它特征，下面对本发明做简要说明。
图1为根据本发明的锁具组件的透视图；图2为根据本发明的锁具组件的外侧的平面图；图3为根据本发明的锁具组件的部件分解图；图4为根据本发明的锁具组件及钥匙的剖视图；图5为锁具组件及当钥匙容纳在锁具内的另一个剖视图；图6为根据本发明的电子锁组件的一部分的平面图。
具体实施例方式
参照图1和2，门组件10包括一个闩锁组件12，该闩锁组件设置有一个主锁栓16。该主锁栓16从闩锁组件12伸出，以与门的卡紧机构(door jam)(未示出)相接合，从而防止将门组件10打开。门18还包括一个电子锁组件14。该电子锁组件14相应于闩锁组件12并使该闩锁组件动作，以使主锁栓16伸出和缩回。该电子锁组件14包括一个用于插钥匙88(图3)的钥匙孔24。该电子锁组件14还包括一个可拆下的塞子100，该塞子提供了一个通向设置在该锁组件14中的内部电子连接的入口。
参照图3，图中以部件分解图示出了锁组件14的各个相应部件。该锁组件14包括一个外壳20，该外壳20将几个不同的内部机构遮挡起来。该外壳20是一个椭圆形的穹顶状部件，该部件限定了一个内部腔体，在该内部腔体内安装有锁组件14的几个机械部件。外壳20一般由可防止锁组件14的内部部件受损或防止对内部部件不期望访问的材料制成。外壳20被一个装饰盖22覆盖起来。该装饰盖22由一种能够使锁组件14在被装配和安装到门18上时具有所需美学外观的材料制成。
该电子锁组件14的内部机构包括一个前部衬套26，该衬套上设置有一个相应的钥匙孔，以用于插入钥匙88。该前部衬套26被一个偏压弹簧40向初始位置偏压。该偏压弹簧40还为正在插入钥匙88的使用者提供反馈，这样，使用者就可以对正在锁内转动的钥匙产生一种公知的反应。
前部衬套26设置在传动件30的前方。该传动件30包括一个与钥匙88相对应的孔32。钥匙88示意性地被示出，其包括凸耳90。凸耳90与设置在前部衬套26及传动件30内的孔32相对应。一旦将钥匙88插入，而且凸耳90邻近开口32，那么钥匙88将会转动并使传动件30旋转，这样，该传动件30的凸舌部分34就会使闩块70移动。闩块70的移动又会使致动杆66移动，从而将闩锁部件12打开。钥匙88包括一个筒状部分94，该部分基本为圆柱形并包括且容纳着收发器92。
钥匙88插入到锁组件14内会使圆柱形部分94位于线圈组件42内。该线圈组件42包括约300圈磁性导线，该导线由一个安装在锁组件14内的电源来供电。该线圈组件42响应于所施加的电流而产生磁场。该线圈组件42被保持在线圈套46内的合适位置上，其中该线圈套被安装在电机48附近。该电机48也由所述内设电源来驱动。电机48通过紧固件49安装在一个电路板44上。图示的紧固件49为一个可被拧入电机支架内的螺钉。
响应于线圈组件42的启动，控制器55接收由收发器92发出的信号。该控制器55在图中被示意性地示出，而且可以是任何一种公知的设计。此外，本领域的技术人员将会知道如何为一个可从市场上买到的控制器编制程序，以实现本发明的新功能。控制器55接收到由收发器92发出的信号，其中该收发器92被由线圈组件42所产生的磁场所激励。控制器55将来自收发器92的信号与预定的标准值进行比较，从而有选择地驱动电机48。电机48使锁定爪52向上移动。偏压弹簧50的移动有利于锁定爪52的移动。电机48使偏压弹簧50向上移动。锁定爪52将相应地向上移动，以从设置在闩块70内的切槽72中脱出。电机48与电路板44相连接，而且电路板44包括一个连接器58，该连接器与电源连接在一起。此外，还设置有一个开关60，该开关可通过将钥匙88插入而动作。该开关60将控制器从低能量的睡眠模式中唤醒，并启动电流，从而启动线圈组件42。
一旦电机48被启动，以将锁定爪52从切槽72内移出时，钥匙88就可以沿着可将致动杆66移向打开位置的方向转动，这样就能够将主锁栓16解锁。闩块70包括狭槽31，该狭槽31接收传动件32的凸舌部分34。闩块70支撑在一个内部壳体76内。内部壳体76用于将内板78安装到门18的内表面上。在内板78的上方设置有内装饰盖80。该内装饰盖80内还容纳有一个电池组82。该电池组82包括一个连接器84，该连接器84与连接器58相连接，以向控制器55提供能量，这样，控制器55就可以将能量有选择地传送给线圈组件42和电机48。一个锁杆86设置在门18的内部部分上，这样，不用钥匙88，也能够从内侧将该锁组件14打开。
现参照图4，图中以剖面图示出了插入钥匙88之前的锁组件14。在图中，该锁组件14处于装配好的状态下，其包括一个穿过装饰盖22和外壳20的孔28。该锁组件14可由包括有四节AA电池96的电池组82来驱动。这四节AA电池96能够为电机48和线圈42提供足够持续理想时间的能量。一般情况下，理想的是利用相同的电池要使锁组件14能够工作一年或更长时间。通过缩短位于钥匙88内的收发器92之间的距离和减小将锁组件14打开所需的能量，使得这种锁组件14的节能特征具有可操作性。
操作时，电池组82向电机48和线圈组件42供电。但是，除非钥匙88被插入到锁组件14中，否则电机48和线圈42均不会被赋能。线圈组件42将保持在不被驱动的状态下，直到钥匙88插入到其中。一个开关致动器62延伸到腔体41内，该腔体设置于线圈组件42内。该开关致动器62与钥匙88相应并将向上移动，以使开关60动作，从而对线圈组件42赋能。
电机48使偏压弹簧50移动，这样又会使锁定爪52在接合位置之间移动，其中在接合位置上，锁定爪52的一部分位于闩块70的切槽72内。响应于接收到来自控制器55的正确的特许码，电机48使偏压弹簧50向上移动。在某些情况下，由于闩块70的转动而产生的摩擦不允许锁定爪52完全延伸到切槽72之外。在这种情况下，每当要求锁定爪52从切槽72内移出时，电机48一般都要重新起动，这样就会浪费大量能量。在本发明的电子锁组件14中，锁定爪52在某些情况下可通过由闩块70作用于锁定爪52上的摩擦力而保持在合适位置上。
但是，电机48将偏压弹簧50移动到脱开位置上，其中偏压弹簧50在电机48与锁定爪52之间提供了连接。在正常操作条件下，即锁定爪52可以自由移动时，弹簧50将以一个实体部件的方式进行动作，而且只是将锁定爪52从狭槽72内移出，以允许闩块70能够自由转动。但是，在不允许锁定爪52自由移动的情况下，偏压弹簧50将以弹簧的方式进行操作并继续移动到一个位置上，从而稍后一旦允许移动，就可以使锁定爪52脱开。
由于锁定爪52已经通过摩擦接合保持在合适位置上，因此，弹簧50将继续将锁定爪52偏压向解锁位置。这样，一旦锁定爪52可以自由移动，例如由于闩块70正在转动到一个允许其自由移动的位置上，因此，偏压弹簧50就会将锁定爪52从切槽72中推出，而且无需电机48输出额外的能量。如我们所知，这样的操作可以明显节约电能。此外，偏压弹簧50由于能够消除反复性的解锁尝试和反复地插入钥匙88而提供更可靠的操作感觉。
本发明的电子锁组件14还包括一个输入/输出端口98。该输入/输出端口98用于在该电子锁组件14与外部程序源之间建立通信关系。外部程序源可插入到电子锁组件14内并通过端口98与电子锁组件14进行通信。端口98被塞子100所覆盖。如我们所知，USB接口或其它公知的端口结构，例如串行端口或其它类型的端口都落入本发明的考虑范围内。此外，在本发明的范围内，还可以利用无线电频率发射机与示例电子锁组件14的控制器55进行通信。
闩块70使致动杆66产生转动。该致动杆66也与设置在门18内部部分上的锁杆86相接合。致动杆66被一个硬化钻塞(drill plug)64保护起来。该钻塞64可防止利用钻头使致动杆66移开或将致动杆66破坏掉，从而不能未经许可而访问电子锁组件14。
现参照图5，图中以剖面形式示出了电子锁组件14，同时钥匙88被插入到线圈组件42内。在这种条件下，钥匙88接合到线圈组件42中并使开关致动器62移动，以与开关60相接合。然后，开关60就会将电流释放到线圈组件42。线圈组件42产生一个磁场，该磁场启动钥匙88内的收发器92。
由于收发器92被放置在非常接近线圈组件42的位置上，因此就可以显著减小对收发器92进行激励所需的磁场。优选地，线圈组件42仅仅需要30毫安的电能就能够产生所需的磁场而启动收发器92。尽管上面是以30毫安为实例进行说明的，但是在本发明的范围内，可以将更小的能量应用到其它结构的收发器上。通过将钥匙88插入到基本上被线圈组件42所包围的锁组件14中，就可以显著减小为产生足够强度的磁场来启动收发器所需的电流水平。
一旦收发器92被启动，而且如果存储在收发器92内的数值与存储在控制器电路中的数值相匹配，那么电机48就会接收到一个信号，以将锁定爪52移动到解锁位置上。电机48致动以将锁定爪52从闩块70的切槽72内提升起来。在本发明的电子锁组件14中，钥匙88用于使闩锁16解锁。电机48并非用于此目的。当锁定爪52从闩块70的切槽72内脱开时，钥匙88就可以自由转动。传动件30包括与设置在钥匙88上的凸耳90相对应的孔32。传动件30的转动将使驱动凸舌34旋转，从而使闩块70转动。
收发器92包括存储的数值，该数值包括仅仅针对特定的钥匙88的识别信息。该数值例如可以是一个密码，该密码与一个特定的锁组件10相对应，而该锁组件要求允许电机48的致动。示例的线圈42还能够对设置在钥匙88内与收发器92相应的存储器95执行写入操作。一旦钥匙88被锁组件10所接受，即钥匙88内的数值与锁组件10相匹配，那么控制器就会使线圈42开始动作，以将信息写入到设置在钥匙88内的存储器95。存储在钥匙88中的信息可包括任何所需的相关的信息，例如锁具的识别数字、房间号及钥匙88曾被用来将该锁组件打开的时间和日期。
在操作过程中，钥匙88的身份被校验以与锁组件相对应，而且所有将被写入存储器95内的信息都在控制器开始使电机48动作之前完成。电机48的启动延迟，直到信息被写入到存储器95中为止，这样就能够保证信息被写入。我们知道，一旦锁组件10开始打开，那么就可以将钥匙88取下来，这样就可能中断信息的写入。此外，电机48延迟操作，直到信息已经被写入到钥匙88内，这样可以防止将已经被接受的钥匙取出并将信息写入另一个未经验证的钥匙88中。因此，在允许电机48开始执行解锁操作之前写入信息可以保证钥匙88保持在非常接近线圈42的位置上，这样就可以与存储器95内的信息存储进行通信。
管理或控制机构可设置有一个钥匙编码器站，该编码器站可以利用线圈来对特定的钥匙进行读写。这样的站点能够生成报告，该报告可表明钥匙的使用及哪些锁已经被哪个钥匙操作过。这种能力可提供所需的追查责任并对通向特定区域的入口进行控制，而且还可以为每把钥匙88的使用情况进行全面记录。
现参照图6，该图示出了在闩块70处的一部分电子锁组件14的平面图。驱动凸舌34设置在闩块70的狭槽31内。致动杆66设置在闩块70的蝶形开口102内。闩块70的转动使致动杆66产生旋转，这样就可以将主锁栓16松开并使其产生移动。在图6中，可以看到锁定爪52已经从切槽72内取出，这样，闩块70就可以转动。当转动是由使钥匙88产生转动所需的力提供时，电机48不再利用任何电力来释放锁组件14。这样就可以有利地延长操作寿命。
因此，本发明的电子锁组件14可为不需要外部线路的独立式电子锁提供访问授权凭证的使用。本发明的钥匙88包括一个收发器92，该应答器被放置在能够与线圈组件42密切接触的位置上，其中线圈组件42可产生所需的能量来激励收发器19并向锁组件14发信号以允许访问。这样，本发明的电子锁组件就提供了一种可利用市场上出售的电池持续操作所需的理想时间的独立式锁组件。
尽管已经对本发明的优选实施例作出了说明，但本领域的技术人员应该知道在本发明的范围内还可以对其进行修改。为此，由所附的权利要求书来确定本发明的保护范围和内容。
权利要求
1.一种门锁组件，其包括传动装置，其用于使锁定部件在锁定位置与解锁位置之间移动；磁场发生器，其用于在所述锁组件内有选择地产生一个磁场；钥匙，该钥匙设置有一个收发器，该钥匙可被插入到所述锁组件内，从而使所述收发器能够在暴露于所述磁场下时有选择地动作，其中所述收发器可发送一个使所述传动装置开始动作的信号，从而使所述锁定部件朝向所述解锁位置移动。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于所述磁场发生器包括一个线圈，当所述钥匙被插入到所述锁组件内时，该线圈可被赋能。
3.根据权利要求2所述的组件，其特征在于所述线圈包围着一个腔体，该腔体用于接收包括有所述的收发器的所述钥匙的一部分。
4.根据权利要求3所述的组件，包括开关，当所述钥匙至少部分接收在所述腔体内时，所述开关可被一个此时与其相接合的开关致动器所致动。
5.根据权利要求4所述的组件，包括控制器，所述控制器用于在所述开关开始动作时为所述线圈提供能量。
6.根据权利要求1所述的组件，包括控制器，该控制器用于接收由所述收发器发出的所述信号并对所述信号进行分析，以使所述传动装置有选择地动作。
7.根据权利要求3所述的组件，其特征在于所述腔体为圆柱形并接收所述钥匙的一个圆柱形部分。
8.根据权利要求2所述的组件，其特征在于所述线圈产生一个磁场，当暴露于所述磁场下时，所述收发器可发出所述信号。
9.根据权利要求2所述的组件，其特征在于所述钥匙包括一个存储器部件，所述线圈生成一个用于将信息写入所述存储器部件的信号。
10.根据权利要求9所述的组件，其特征在于直到信息被写入到位于所述钥匙内的所述存储器中，所述传动装置才开始动作。
11.根据权利要求2所述的组件，其特征在于所述钥匙包括一个存储器部件，该存储器部件将与表示所述钥匙之使用相关的信息存储起来。
12.根据权利要求1所述的组件，其特征在于所述钥匙包括至少一个可接合的凸耳部分，所述凸耳部分用于使所述锁组件的一部分移动。
13.根据权利要求12所述的组件，包括锁传动件，该传动件可以被所述至少一个凸耳部分有选择地移动，以用于使与所述锁定组件相关联的闩锁解锁。
14.根据权利要求13所述的组件，其特征在于所述传动装置将所述锁定部件移动到所述解锁位置上，当所述锁定部件处于所述解锁位置上时，所述锁定传动件可移动以将闩锁解锁。
15.根据权利要求14所述的组件，包括能量存储部件，其用于在将运动的临时限制解除时使所述锁定部件完成预期的运动。
16.根据权利要求14所述的组件，其特征在于所述闩锁包括一个致动杆，所述锁传动件对闩块进行驱动，该闩块包括一个与所述致动杆相连接的连接件，其中所述连接件为一个锁杆提供了空动，以用于使所述闩锁动作，同时所述锁定部件不会将闩块松开。
17.根据权利要求16所述的组件，其特征在于所述连接件包括一个用于使所述致动杆旋转的蝶形开口。
18.根据权利要求17所述的组件，其特征在于所述蝶形开口用于为锁组件在右侧开门的情况和左侧开门的情况之间提供转换。
19.根据权利要求1所述的组件，包括电源，该电源将电能供给所述传动装置和所述磁场发生器。
20.根据权利要求1所述的组件，其特征在于所述收发器在暴露于所述磁场下时将发出一个无线电频率信号。
21.一种锁组件，其包括磁场发生器，其用于在所述锁组件内有选择地产生一个磁场，从而使一个可被插入到所述锁组件内的收发器致动；传动装置，其用于在所述收发器致动时使锁定部件在锁定位置和解锁位置之间移动。
22.根据权利要求21所述的组件，其特征在于所述收发器设置在一个钥匙内，该钥匙可插入到所述锁组件内。
23.根据权利要求22所述的组件，其特征在于所述传动装置使所述锁定部件移动，所述钥匙将闩锁移动到打开位置上。
24.根据权利要求22所述的组件，包括电源，该电源将电能供给安装在所述锁组件内的所述传动装置和所述磁场发生器。
25.一种操作锁组件的方法，包括下述步骤当将收发器接收在线圈内时，利用线圈可产生一个磁场；从所述收发器向控制器发出一个信号；响应于所述收发器发出的所述信号，闩锁部件能够产生移动。
26.根据权利要求25所述的方法，包括根据一个预定的接受标准对所述信号进行评估，当所述信号被接受时，所述闩锁部件能够移动。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征在于所述步骤c包括将所述锁定部件从锁定位置移向解锁位置，并利用一个钥匙使所述闩锁部件解锁。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于所述钥匙包括所述收发器和一个存储器部件，并包括利用线圈将信息写入到存储器部件内的步骤。
29.根据权利要求28所述的方法，包括写入表示钥匙使用的信息。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于将信息写入存储器部件内的所述步骤发生于使锁定部件能从锁定位置移动到解锁位置之前。
全文摘要
一种电子锁组件可被一个包括有一收发器的钥匙所驱动。该钥匙被接收在锁组件的线圈组件内。该钥匙与一个开关相接合，该开关为线圈组件提供能量。该线圈组件产生一个磁场，该磁场可对收发器进行激励。该收发器发出一个可被控制器接收的信号。控制器使锁组件根据接收到的信号来动作，以将锁定部件移向解锁位置。接着，钥匙就可以移动以将一个与锁组件相关联的闩锁解锁。当钥匙提供将闩锁解锁所需的能量时，无需对电机进行进一步的启动。该锁组件可利用少量的电能使收发器产生动作并对其进行激励，这样，就可以利用市场上可以买到的电池持续实用的操作寿命来驱动该锁组件。
文档编号E05B19/00GK1844628SQ20061006809
公开日2006年10月11日 申请日期2006年3月27日 优先权日2005年4月8日
发明者M·J·赖特, C·W·穆恩, E·K·米切尔, T·A·特兰, M·L·贝格尔, M·列梅尼, S·M·沃尔德伦 申请人:计算机化安全系统公司