Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerraduras.

Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerraduras.

La presente invención describe una clase de mecanismos con los que se puede interactuar magnéticamente a corta distancia, sin necesidad de contacto, con el fin de generar reacciones internas capaces de producir fuerzas y/o generar pequeñas cantidades de electricidad, aprovechables para el desbloqueo de cerraduras, entre otras aplicaciones.

Los mecanismos encuentran aplicación por ejemplo en la realización de cerraduras electrónicas y electromecánicas particularmente robustas, insaboteables y libres de mantenimiento, que no requieren suministro eléctrico alguno.

Por ejemplo, en una realización (figura 1), un mecanismo puede contener un imán (141) solidario con un eje (142) a modo de émbolo (14), dispuesto de tal manera que la aproximación de una llave electrónica (2) que contiene un elemento ferro-magnético (2b) fuerza el desplazamiento del émbolo (14) axialmente y en su movimiento induce un voltaje en la bobina generadora (4) que debidamente estabilizado por el circuito rectificador-estabilizador (10a), alimenta un circuito de procesamiento y comunicación NFC (Near Field Communication) (10b) que se comunica con el circuito controlador de la llave (2a) mediante la bobina-antena (11) en la cerradura (1) y la bobina-antena (2c) en la llave (2).

Al alejar el elemento ferro-magnético (2b) de la llave (2) se produce el movimiento de retorno del émbolo (14) empujado hasta el final de su recorrido por el resorte (17), impactando mediante el eje (141), a la palanca (18), que tira del eje-embrague (20). Mientras tanto, si la identificación de la llave (2) por parte del circuito de procesamiento y comunicación (10b) ha sido positiva, el remanente de energía se utiliza en girar electromecánicamente un casquillo-solenoide móvil (12) para que sus brazos (12a) queden enfrentados con los salientes del tope (20c) del eje-embrague (20). En ese caso, el casquillo-solenoide (12) empuja y transmite el movimiento a la leva (22) y ésta, al sistema de desbloqueo de la cerradura (25). Si el enfrentamiento no se produce (por falta de identificación positiva), el tope (20c) no alcanza en su recorrido al casquillo-solenoide (12) por lo que éste no se desplaza y la leva (22) permanece inmóvil.

Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerraduras

Sector de la técnica

Esta invención aplica principalmente al campo de la cerrajería, y se asocia más concretamente con mecanismos de cierre y desbloqueo para accesos (a estancias, cajas fuertes, etc.), así como con sistemas eléctricos, electromecánicos y electrónicos, destinados a limitar el acceso físico o lógico a cualquier estancia, equipo o sistema. Pero también puede encontrar aplicaciones en cualquier entorno, sistema, o equipo, que requiera una actuación (y posiblemente identificación) sobre algún dispositivo situado en el interior de un recinto, desde el exterior del mismo, pero donde no resulte conveniente exponer parte alguna de dicho dispositivo al exterior (para evitar manipulaciones o por seguridad, por ejemplo) y/o donde se requiera completa autonomía e independencia del suministro eléctrico. En este texto se refiere a todos ellos como "cerraduras".

Este mecanismo resulta especialmente apropiado en cerraduras de exterior de viviendas y locales, así como en cerraduras de cajas fuertes, al permitir ocultar la cerradura por completo y no necesitar suministro eléctrico alguno.

Estado de la técnica

Todos los sistemas de cerradura comparten dos cosas al menos: un mecanismo para identificar un usuario autorizado provisto de una "llave", y un mecanismo que desbloquea físicamente el cierre asociado.

La casi totalidad de cerraduras típicas existentes o descritas en las publicaciones o patentes, se basan en la presencia de un elemento físico externo o llave, codificado en la manera apropiada, cuya misión es "desbloquear" la cerradura en un primer paso, para, una vez desbloqueada, permitir que el usuario, mediante algún elemento mecánico, que puede ser la propia llave, actúe directa o indirectamente el mecanismo que "abre" la cerradura. Si se extiende el concepto de "llave" a la identificación mediante teclado y clave, huella dactilar, y similares, se puede decir que todos los tipos de cerraduras entran en esta definición.

Usualmente, sobre todo en las cerraduras mecánicas, es el mismo elemento "llave" el que sirve de elemento de accionamiento. Algunas patentes describen sistemas, casi todos con "llaves" y cerraduras electrónicas, donde la llave tan solo se encuentra en las inmediaciones de la cerradura, pues la comunicación entre cerradura y llave se produce de manera inalámbrica o mediante contacto eléctrico, pero finalmente, una vez la llave desbloquea la cerradura, es el usuario el que acciona algún elemento mecánico que permite la apertura, o bien la cerradura se abre electromecánicamente con aporte de energía de la red eléctrica o de baterías. En la patente EP 2384385 A1 se va un poco más allá en la autonomía eléctrica, al ser el usuario el que acciona un mecanismo que produce una energía eléctrica que se usa para energizar la cerradura electrónica y, una vez se completa la fase de reconocimiento, esa misma energía eléctrica se usa para mover algún elemento mecánico que desbloquea la cerradura y canaliza la fuerza aplicada en el pomo hacia el mecanismo que permite su apertura.

En todos los casos se necesita bien un mecanismo accesible al exterior para que el usuario interactúe con la cerradura proporcionando energía para su apertura, lo que supone una debilidad del mismo, o bien una dependencia de suministro eléctrico, lo que deteriora su grado de disponibilidad y/o fiabilidad. No existe en la actualidad, al menos en conocimiento del inventor, ningún mecanismo que prescinda o pueda prescindir de ambos.

El mecanismo aquí descrito no necesita suministro eléctrico de ningún tipo para su funcionamiento ni dispone de elementos externos manipulables. Mejora e innova sobre los sistemas o dispositivos existentes en dos aspectos fundamentales de manera simultánea:

En cuanto a la independencia respecto de fuentes de energía. En particular no necesita de baterías u otros elementos de almacenamiento energético, fijos o reemplazables, ni por supuesto, de fuentes de energía externa (p.ej. red eléctrica), lo que hace que sea un sistema más confiable y seguro, apto para sustituir con ventaja a equivalentes puramente mecánicos.

En cuanto a la inexistencia de elementos externos activados por el usuario manualmente, que le hace especialmente insensible a manipulaciones y daños. Como ventaja adicional, esta ausencia de elemento a manipular le hace especialmente adecuado para ser operado por personas con ciertos tipos de problemas de movilidad.

A continuación se recogen algunas publicaciones de patentes conocidas por el autor y seleccionadas por recordar o asemejarse en algún aspecto a los descritos para la presente invención:

EP 0851080 A3: Emitter and power drive system for an electronic lock: se describe una cerradura "de combinación" donde el giro de la rueda de introducción de código, sirve también para generar electricidad usada por la cerradura. Obviamente la exposición al exterior de tal dispositivo de introducción de código hace que este sistema sea muy sensible a la manipulación y sabotaje.

EP 2405136 A2: Electromagnetic energy harvester and a doorlatch release mechanism as an energy source for the harvester. Describe un aprovechamiento de la energía cinética de una cerradura que puede ser convencional, y su conversión en energía eléctrica aprovechable en cierto tipo de cerraduras. Esta patente centra su innovación por tanto en el aprovechamiento de cierta energía cinética durante la apertura y/o cierre del resbalón de una cerradura mediante imanes y bobinas, y no en el uso primario de la fuerza magnética de atracción/repulsión para provocar el movimiento que realiza el desbloqueo de la misma, aunque para realizarlo se convierta tal movimiento en energía eléctrica mediante bobinas. De hecho, llegado el caso sería posible el diseño de cerraduras que usaran conjuntamente el sistema descrito en este documento y el descrito en la patente mencionada.

EP 2394008 A1: Locking device with magnetic actuation fordoors: Aunque cuenta con imanes en la realización, su función es como parte del mecanismo del bloqueo de la cerradura y no como facilitador de la función de desbloqueo.

EP 2384385 A1 :Mechanically operated electric lock: Describe un tipo de cerradura que funciona con electricidad generada al manipular un pomo externo. Aquí, el mecanismo de accionamiento, que es precisamente el objetivo de la presente invención es completamente distinto, dado que aquel necesita como elemento básico del elemento externo (pomo o similar) con el que proporcionar la energía mecánica necesaria. Esta diferencia fundamental hace que dicho dispositivo sea más sensible a manipulaciones, vandalismo y eventualmente fallo de operación.

Como puede concluirse, ninguna de ellas recoge ni el mecanismo, ni el fundamento de lo aquí reivindicado. Tampoco es de conocimiento del autor a día de la fecha ninguna publicación, sea o no de patente, ni realización ya sea comercial o no, que se base en ello.

Descripción detallada

Básicamente el mecanismo o clase de mecanismos cuya novedad se reclama en este documento, trata inicialmente de posibilitar la realización de cerraduras de seguridad electrónicas, que puedan ser instaladas sin necesidad alguna de suministro eléctrico, ni de baterías o pilas internas que deban ser reemplazadas periódicamente. Es decir, que puedan considerarse tan autónomas como una cerradura mecánica normal. Para ello, el mecanismo descrito permite aprovechar la interacción normal con el usuario para generación de la energía eléctrica y mecánica necesarias Otra motivación es la de hacer que dichas cerraduras no puedan ser forzadas ni saboteadas, y para ello se prescinde de elementos externos.

Con el fin de dar respuesta a ambos desafíos, se incorpora la interacción magnética entre al menos un elemento interno y otro externo ferro-magnéticos, donde al menos alguno de ellos es imantado.

Aunque la interacción magnética entre imanes y elementos ferro-magnéticos y su uso en cerraduras como elementos de bloqueo por ejemplo no es en absoluto novedoso, sí lo es como se ha visto antes, en su aplicación a cerraduras, como elemento clave en la generación de la energía necesaria que a la vez permite prescindir de elementos externos. En este sentido, y con el fin de no limitar el alcance novedoso de este sistema a una configuración particular, se recogen en las reivindicaciones, diferentes posibilidades o configuraciones aunque la esencia es básicamente la misma. Además, esta clase de mecanismos no tiene por qué limitarse a cerraduras físicas por lo que, aún manteniendo en el texto la palabra "cerradura" como objetivo de incorporación de los mismos, su aplicación ha de entenderse extrapolable...

1. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura

caracterizado por que contiene al menos un elemento interno móvil de material ferro- magnético imantado o no imantado (y opcionalmente uno o más resortes asociados) situado de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético (imantado o no) se interacciona por la fuerza magnética que se manifiesta entre ambos, provocando el movimiento (giro o desplazamiento o ambos) del elemento interno, aprovechándose dicho efecto directamente de manera mecánica o indirectamente mediante conversión, o de ambas, para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas funciones y/o otras posibles, como alimentación de circuitos.

2. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro- magnéticos imantados, siendo alguno de ellos móvil y con uno o más resortes asociados, situados de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético no imantado se interacciona por la fuerza magnética de atracción del elemento interno sobre el externo, provocando al menos dos movimientos del mismo: uno de ida (al aproximar el elemento externo) y otro de retorno por medio del resorte (al retirar el elemento externo) que lo devuelve a su posición de reposo, y que se aprovechan de diferentes maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos.

3. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro- magnéticos no imantados, siendo alguno de ellos móvil y con uno o más resortes asociados, situados de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético imantado se interacciona por la fuerza magnética de atracción del elemento externo sobre el interno, provocando al menos dos movimientos del mismo: uno de ida (al aproximar el elemento externo) y otro de retorno por medio del resorte (al retirar el elemento externo) que lo devuelve a su posición de reposo, y que se aprovechan de diferentes maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos.

4. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro- magnéticos imantados, siendo alguno de ellos móvil y con uno o más resortes asociados, situados de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético imantado se interacciona por la fuerza magnética de atracción o repulsión con el elemento interno, provocando al menos dos movimientos del mismo: uno de ida (al aproximar el elemento externo) y otro de retorno por medio del resorte (al retirar el elemento externo) que lo devuelve a su posición de reposo, y que se aprovechan de diferentes maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de

desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos. El movimiento de ida podrá ser de atracción o de repulsión en función del enfrentamiento de polos entre ambos elementos (interior-exterior), lo que permite aprovecharlos de diferente manera y por tanto crear más funcionalidad o mejorar la de seguridad.

5. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en la reivindicación 1, caracterizado por que contiene uno o más elementos internos ferro- magnéticos imantados, siendo alguno de ellos móvil y sin resorte asociado, situados de manera que mediante un elemento externo ferro-magnético imantado se interacciona por la fuerza magnética con el elemento interno, provocando al menos dos posibles movimientos del mismo: uno provocado por la fuerza de atracción y otro por la fuerza de repulsión cuando se acerca el elemento externo por diferente o mismo polo al expuesto por el elemento interno. Dichos movimientos se pueden aprovechar de diferentes maneras (mecánica, electromecánica, etc.) para realizar directa o indirectamente la función de desbloqueo o apertura de la cerradura o ambas y otras funciones, y/o otras posibles, como alimentación de circuitos.

6. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que además de los estados de reposo y activo, correspondientes respectivamente al acercamiento inicial y alejamiento de la "llave", existen estados intermedios internos, lógicos o físicos, conseguidos mediante el diseño del mecanismo interno, de tal manera que el desbloqueo y/o apertura de la cerradura requiere manipular la "llave", por ejemplo en una secuencia determinada de alejamiento - acercamiento, y consiguiendo de esta manera un plus de seguridad (secuencia correcta) a la vez que permite aprovechar dichos movimientos para obtener más energía utilizable para el desbloqueo y/o apertura de la cerradura.

7. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que al menos uno de los movimientos del elemento ferro-magnético imantado, sea este exterior o interior, se aprovecha para la conversión a energía eléctrica del cambio de flujo magnético generado por dicho elemento ferro-magnético que atraviesa una bobina dispuesta a tal fin.

8. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura como en cualquiera de las reivindicaciones anteriores de las que contienen un elemento interno ferromagnético imantado, y caracterizado además por que el mecanismo de aprovechamiento del movimiento originado en la interacción entre el elemento ferromagnético interno y el elemento ferromagnético externo comprende un control de transmisión de fuerza compuesto por al menos un elemento o pieza "origen" de la fuerza como el "émbolo" (14) accionado directa o indirectamente por el elemento ferromagnético interno, un elemento o pieza "destino" de la fuerza como la "leva" (22) que realiza la acción de desbloqueo y/o apertura de la cerradura, y una o más piezas intermedias (18, 20, 12) auxiliares, de las cuales al menos una está unida mecánicamente a una bobina eléctrica como el casquillo-solenoide (12). Al menos la pieza auxiliar unida

mecánicamente a una bobina eléctrica o casquillo-solenoide (12) se encuentra situada en el campo magnético generado por el elemento interno ferro-magnético. Dichas piezas se sitúan de tal manera entre sí que el elemento "origen" no puede alcanzar al elemento "destino" más que por intermedio directo o indirecto de la pieza unida mecánicamente a la bobina eléctrica o casquillo-solenoide (12) cuando ésta se sitúa en cierta posición entre ambas (posición de "trabajo"), lo que se consigue aplicando una corriente eléctrica a la bobina (12a), que genera una fuerza de reacción al campo magnético, y desplaza el casquillo-solenoide (12) a dicha posición de "trabajo".

9. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura

caracterizado por que el mecanismo de aprovechamiento parcial del movimiento generado en el desplazamiento del elemento ferro-magnético imantado existente en los mecanismos según reivindicaciones 2, 4, 5, 6 o 7 anteriores, cuando este movimiento es lineal, mediante una conversión electromecánica, consistente en una o más bobinas (bobina de generación 4) situadas coaxial o cuasi-coaxialmente con la trayectoria de dicho movimiento lineal para generar cierta cantidad de energía eléctrica en respuesta a la variación de campo magnético que las atraviesa a consecuencia del movimiento de "ida" y/o del movimiento de "retorno" del elemento ferro-magnético imantado.

10. Mecanismo sin contacto para el desbloqueo y apertura de cerradura

caracterizado por que el mecanismo de aprovechamiento parcial del movimiento de el o los elementos ferro-magnéticos imantados existentes en los mecanismos según reivindicaciones 2, 4, 5, 6 o 7 anteriores, comprende un sistema formado por uno o más imanes auxiliares dispuestos mecánicamente de manera que los movimientos del elemento o elementos ferro-magnético(s) mencionado(s), provocan, por interacción magnética con dicho sistema, un movimiento de oscilación o giro del mismo, que se utiliza mecánicamente o mediante conversión electromecánica de manera más ventajosa o conveniente que el movimiento del elemento ferro-magnético original.