CN101142366B - 具有超额组合的锁和钥匙的系统 - Google Patents

Abstract

一种具有大量编码组合的锁和钥匙系统。锁(200)包括具有可转动指状物(208)的侧向锁定制动栓(206)，所述可转动指状物具有非对称钥匙接触部分(220r)，该钥匙接触部分(220r)与形成在钥匙(100)一侧上的波状编码图案(105)相啮合。

Description

具有超额组合的锁和钥匙的系统

技术领域

本发明涉及一种拥有大量编码组合的高度安全的锁和钥匙系统。该系统为下述类型：其中钥匙刃在钥匙刃的侧边上具有波状引导面，一旦插入到具有可转动锁芯(key plug)的相关锁中，该引导面与一个或更多侧向锁定制动栓相啮合，该制动栓与一个侧锁机构协作来锁定锁芯以阻止转动。这种锁和钥匙系统大体可从美国专利US4,756,177和5,715,717(申请日均为Bo Widén)了解到。

本发明还涉及用于这种系统的一种钥匙或这样的钥匙坯、制造这种钥匙的方法、一种这样的锁以及一种侧向锁定制动栓。

更特别地，本发明的锁和钥匙系统包括以下这种锁，这种锁包括：

-一个具有圆柱形孔的壳体，

-一个圆柱形锁芯，该锁芯可转动地支撑在所述圆柱形孔中，所述锁芯具有纵向钥匙槽，并且在所述钥匙槽的一侧，排成一行的大量侧向锁定制动栓与一个侧锁装置协作，用于锁定锁芯，以阻止锁芯在圆柱形孔中转动，

-所述侧向锁定制动栓的至少其中之一包括圆柱体部分和一个指状物，该圆柱体部分安装在一个相应的腔室中，以便在其中进行升降运动和转动，该指状物从所述圆柱体部分横向地伸出，

-所述升降运动抵抗着沿所述腔室所施加的力的作用而进行，并且

-所述侧向锁定制动栓的转动是由通过相关指状物的枢转运动而产生的，所述侧向锁定制动栓的转动限制在对应于指状物相应枢转端部位置的两个角度位置之间，

且包括以下这种钥匙，这种钥匙包括：

-一个沿纵向延伸的钥匙刃，所述钥匙刃可插入到相关锁的锁芯的所述钥匙槽中，

-所述钥匙刃在其一侧上具有形成波状引导面的侧编码图案，所述引导面包括位于钥匙刃自由端部处的斜面部分，

-所述波状引导面与所述至少一个侧向锁定制动栓的所述指状物相啮合，并使所述指状物沿着所述波状引导面，

-当钥匙刃插入到钥匙槽中时，导致所述侧向锁定制动栓升降运动，而同时受到所述力的作用，并且导致指状物向一旁转动至特定的枢转位置。

背景技术

与不具有可转动制动栓及其上的枢转指状物的常规系统相比，从上述美国专利(Bo Widén)知悉的这种锁和钥匙系统可提供高水平的安全性。能够实现大量编码组合，并且锁很难被撬开或操纵。制动栓在钥匙槽中仅部分地可见，且它们的正确升降和枢转编码位置被隐藏，以避免通过钥匙槽被看到。因此，仅观察钥匙槽或者甚至通过工具来感知指状物位置都不能确定特定的编码位置。

先前已知的钥匙的钥匙刃的波状引导面(有时也称作侧齿)的每个侧编码部分均由一个凹面部分组成，该凹面部分具有两个向上倾斜的表面部分，这两个斜面部分在其各纵向侧光滑地邻接。在未决国际申请PCT/SE04/001312(WINLOC AG)中还提出将某些侧编码部分置于最高垂直编码水平上，在该位置处所述引导面基本上是平坦的。

与用于编码结构的特定侧向锁定制动栓相关的可能的侧编码部分包括预定垂直水平和与侧向锁定制动栓相关的许多纵向位置的不同组合。在一个典型的已在市场上使用多年的系统中，侧制动栓的数量为五个(除了与钥匙刃的上边缘配合的六个位于中央的制动栓之外)。侧材料区域，即波状引导面或侧齿在钥匙刃侧边处被切割的地方，具有相对较小的高度(垂直于钥匙刃的纵向)，比如大约2.0mm(大约0.080英寸)。从而，当在不同的编码之间清晰地区分时，仅能容纳有限数量的垂直水平，特别地仅有两个这样的水平，分别为0.60mm(0.024英寸)和1.20mm(0.048英寸)，该水平是从钥匙刃的底边计算的。

如此区分的水平属于相关侧向锁定制动栓指状物的特定枢转位置。在迄今为止所使用的实施例中，存在着相应于指状物每个枢转端部位置(在+15°和-15°的枢转角处)的两个垂直水平，以及相应于一中间枢转位置(在0°的枢转角处)的两个另外水平，每个水平均略高于前述水平，即分别为0.90mm(0.036英寸)和1.50mm(0.060英寸)，且可能无论制动栓指状物特定的转动位置如何，上述最高水平构成另一编码位置。

相应地，对于上述例子中的每个侧向锁定制动栓，存在七种可能的编码，即

-对应于+15°枢转端部位置的处于不同垂直水平的两个编码部分，

-对应于-15°枢转端部位置的处于不同垂直水平的两个编码部分，

-对应于中间枢转位置的处于不同的略高垂直水平的两个编码部分，

-以及处于最高垂直水平的另一个编码部分，

对于每个侧向锁定制动栓产生总计七种可能的编码部分，或总计7×7×7×7×7＝16807种不同的组合。

当然，希望将这个高组合数量增加到甚至更高。然而，钥匙的尺寸被高度标准化，并且适合于现有的生产设施。在实践中，实际上不可能将这些垂直水平更靠近地挤在一起，或使用三个以上不同的枢转位置。因而，看来需要找到某些其它方式来增加编码组合的数量。

发明内容

针对上述背景，本发明的一个主要目的是提供一种具有甚至更高数量可能编码组合的锁和钥匙结构，而同时保持系统的锁和钥匙的总体尺寸不变。另一个目的是能够实现高度控制的钥匙及钥匙坯的制造，从而锁和钥匙系统的用户可确信，一个特定的钥匙是唯一的，且不能轻易地被未授权的人员复制。

其它目的是进一步增强防撬和防操纵的安全性水平，以保证良好的锁紧作用，并提供万能钥匙。

本发明提供了一种锁和钥匙系统，所述锁和钥匙系统包括以下这种锁，所述锁包括：具有圆柱形孔的壳体；圆柱形的锁芯，所述锁芯可转动地支撑在所述圆柱形孔中，所述锁芯具有纵向钥匙槽，在所述钥匙槽的一侧，排成一行的多个侧向锁定制动栓与侧锁装置配合，用于锁定所述锁芯，以阻止锁芯在圆柱形孔中转动；所述侧向锁定制动栓中的至少一个侧向锁定制动栓包括圆柱体部分和指状物，所述圆柱体部分安装在相关的制动栓腔室中，以便在其内进行升降运动和转动，所述指状物从所述圆柱体部分横向伸出；所述升降运动抵抗着沿所述制动栓腔室所施加的力的作用而进行；以及所述侧向锁定制动栓的转动是由通过相关指状物进行的枢转运动而产生的，所述侧向锁定制动栓的转动被限制在对应于指状物的两个枢转端部位置的两个角度端部位置之间；

且包括以下这种钥匙，所述钥匙包括：沿纵向延伸的钥匙刃，所述钥匙刃可插入到相关锁的锁芯的所述钥匙槽中；所述钥匙刃在其一侧上具有形成波状引导面的侧编码图案，所述波状引导面包括位于钥匙刃的自由端部处的斜面部分；所述波状引导面与所述至少一个侧向锁定制动栓的所述指状物相啮合，并使所述指状物沿着所述波状引导面；当钥匙刃全部插入到钥匙槽中时，使所述侧向锁定制动栓升降运动，同时受到所述力的作用，并使所述指状物向旁边枢转至特定的枢转位置；其中：所述至少一个侧向锁定制动栓的横向伸出的枢转指状物包括：具有两个相对侧表面的基部，所述两个相对侧表面相互之间的距离大体上小于从所述制动栓腔室延伸到所述钥匙槽的通道中的两个相关的相对表面之间的距离，从而使所述指状物能够在所述两个枢转端部位置之间进行枢转运动；以及具有钥匙接触部分的非对称自由端部，所述钥匙接触部分相对于中心平面沿圆周方向或横向移动，所述中心平面穿过所述圆柱体部分的中心轴线且沿中心穿过所述指状物的基部延伸；由此，所述钥匙接触部分的位置通过所述指状物的特定枢转位置和所述钥匙接触部分特定的非对称位移叠加，从而进一步增加可能的编码组合的数量。

本发明提供了一种用于上述锁和钥匙系统中的锁，所述锁具有至少一个可升降运动和转动的侧向锁定制动栓，所述侧向锁定制动栓具有圆柱体部分和横向伸出的指状物，所述指状物具有基部，所述基部具有两个相对侧表面，所述两个相对侧表面相互之间的距离基本上小于从所述制动栓腔室延伸到所述钥匙槽的通道中的两个相关的相对表面之间的距离，从而使所述指状物能够在所述两个枢转端部位置之间进行枢转运动，以及具有钥匙接触部分的非对称自由端部，所述钥匙接触部分相对于中心平面沿圆周方向或横向移动，所述中心平面穿过所述圆柱体部分的中心轴线且沿中心穿过所述指状物的基部延伸。

本发明提供了一种用于上述锁的侧向锁定制动栓，其包括圆柱体部分和横向伸出的枢转指状物，所述指状物具有非对称定位的钥匙接触部分。

本发明提供了一种钥匙，具有用于前述的锁和钥匙系统的钥匙刃，所述钥匙刃的波状编码图案具有至少一个编码部分，所述编码部分被如此定位和成形，以便当所述钥匙插入到所述锁中时，适应相关锁的侧向锁定制动栓的枢转指状物的自由端部的非对称定位的钥匙接触部分。

本发明提供了一种锁和钥匙系统，其包括至少一把前述的钥匙，包括多个具有波状编码图案的钥匙，所述编码图案包括对应于制动栓指状物的特定、非对称定位的所述钥匙接触部分的特定编码部分，以及至少一种具有波状编码图案的万能钥匙，所述万能钥匙的波状编码图案包括对应于所述特定编码部分中至少两个特定编码部分的两个相邻编码部分。

本发明提供了一种制造前述的钥匙刃的方法，其中使切削针沿着基本上对应于所述波状编码图案的路径，所述方法的特征在于使所述切削针沿所述路径行进，且所述切削针的轴线被保持在基本上垂直于所述钥匙刃纵向的一个平面内，并且所述波状编码图案中的至少一个凹槽的凹形底部是通过在所述凹槽区域中沿直线路径部分引导切削针而形成的，由此所述凹形底部将包括基本上呈矩形的平坦的表面部分。

本发明的圆柱形锁和钥匙系统，实现了本发明的主要目的。因此，至少一个、某些或全部侧向锁定制动栓的横向伸出的枢转指状物配备有

-一个具有两相对侧面的基部，该两侧面的相互距离大体小于从所述制动栓腔室到所述钥匙槽延伸的通道中的两个相关表面之间的距离，从而使该指状物能够在所述两个枢转端部之间枢转运动，以及

-一个具有钥匙接触部分的非对称自由端部，该钥匙接触部分相对于一个中心平面沿圆周方向或横向位移，该中心平面穿过圆柱体部分的中心轴线且居中地穿过该指状物的基部而延伸。

-由此，该钥匙接触部分的位置通过指状物特定的枢转位置与该钥匙接触部分特定的非对称位移而叠加，从而可能的编码组合数量进一步增加。

以此方式，编码组合数量进一步增加，这是由于每个特定编码位置要乘以2或3，相应于该钥匙接触部分相对于所述中心平面的可能位置，要么对称地处于该中心平面，要么非对称地处于其任一侧。

于是，在制动栓指状物的自由端，存在着钥匙接触部分特定位置的叠加，即叠加在每个枢转位置上的两个或三个位置。因此，在实际中，可能的编码组合数量将超过50,000，理论上超过500,000或甚至更高。这是在仍保证良好锁紧作用的同时而实现的。

当然，比如在钥匙刃的上缘处，假如钥匙刃配备有至少一个另外的编码图案，则可能的编码组合数量可再乘以更大的系数。从而，编码组合的总数可能增加到10,000,000或甚至更高。

为了便于每个制动栓指状物的枢转运动，指状物的基部优选地具有有限的宽度，该宽度小于圆柱体部分的直径。

该锁和钥匙系统、包括有特殊侧向锁定制动栓的该锁、该钥匙刃或钥匙坯、以及制造这种钥匙的方法的其它优选特征在权利要求中有描述，并将由下面的详细描述变得清楚。

附图说明

现将参照附图更全面地叙述本发明，所述附图示出了根据本发明的锁和钥匙系统的某些优选实施例。

图1以透视图示出了一个钥匙和一个圆柱锁，为了更清晰起见，后者被部分地切去；

图2示出了沿图1中线II-II剖开的该锁的部分横截面；

图3示出了沿图2中线III剖开的锁的横截面部分，特别是从上面观察到的一个侧向锁定制动栓；

图4以从下面观察到的沿图1中线IV-IV剖开的视图，示出了各个侧向锁定制动栓，每个所述制动栓都配备有横向伸出的枢转指状物；

图5以示意性侧视图示出了一个根据本发明的钥匙刃，对于每个侧向锁定制动栓，指示出以黑点、圆圈和十字表示的可能的侧编码部分的位置。

图6a、6b、6c、6d、7a、7b、7c、7d和8a、8b、8c、8d以较大的比例示出了图4和5所示的侧向锁定制动栓，其中指状物分别在其自由端部具有对称定位(图6a、6b、6c、6d)和非对称定位(图7a、7b、7c、7d、8a、8b、8c、8d)的钥匙接触部分。每个侧向锁定制动栓也被示出，尽管是在透视图(图6c、7c、8c)和侧视图(6d、7d、8d)中以较小的比例示出的，并以较大的比例在朝向指状物末端观察的视图(图6b、7b、8b)中示出。

图9以侧视图示出了一个钥匙刃，并图示了采用切削针(cutterpin)制造该钥匙刃的方法；

图10示出了图9的钥匙刃沿图9中线X-X剖开的横截面；

图11和12是沿线XI-XI和XIII-XIII的类似横截面图，图示了在形成波状编码图案时切削针如何在钥匙刃上工作；

图11a和12a示出了切削针的一变型实施例；

图13从上方示出了图9的钥匙刃；

图14-16示出了各种钥匙刃，图示了具有特定编码的钥匙和万能钥匙的使用。

具体实施方式

在图1中，示出了根据本发明的属于一个系统中的圆柱形锁和钥匙。钥匙100具有手柄部分101和钥匙刃102，该钥匙刃可插入到锁200的钥匙槽201中。钥匙槽201在锁芯202中纵向延伸，该锁芯202可旋转地支撑在壳体204的圆柱形孔203中。

在所示出的实施例中，钥匙刃102(或具有侧材料区域的钥匙坯，该侧材料区域将随后被切削，以形成具有下述特征的波状编码图案)具有例如为常规类型的顶部编码图案，该顶部编码图案在其上缘处具有切除部分103，该编码图案与中部的一排锁定制动栓205相配合。

根据本发明，钥匙刃(或钥匙坯，其中上部编码图案还未切割)还配备有具有特殊类型的侧编码部分104的侧编码图案105，类似于上述Widén的美国专利中所公开的那样。这种侧编码图案由连续的、一般为波状的引导面形成，当钥匙刃102插入到锁200的钥匙槽201中时，该引导面与一排侧向锁定制动栓206(五个一排)配合工作。

每个侧向锁定制动栓206均安装在相关的腔室207中(还可参见图2，3和4)，以便在腔室中进行升降运动和转动。每个侧向锁定制动栓206具有一个圆柱体部分206b和一个在其下端横向伸出的指状物208，该指状物208进入钥匙槽201中，并且当侧向锁定制动栓在腔室207中转动时，该指状物208将进行枢转运动。实际上，当钥匙刃插入到钥匙槽201中时，所述侧向锁定制动栓的指状物208将与钥匙刃的引导面和编码部分104啮合，从而导致所述侧向锁定制动栓206往复的升降运动和转动。

所述侧向锁定制动栓206在其圆柱体部分206b后部的圆柱表面(与指状物208相对)上配备有一对凹槽209、210。两个凹槽之一209在图2中可见，两个凹槽209，210在图3中均可见。在凹槽209，210之间有一个桥部211，该桥部可安装到侧杆213中的相应凹槽212中，用作可转动锁芯202的锁定装置或防护部件。在靠近锁芯202的外圆柱表面处，所述侧杆213安装在锁芯202的槽形凹槽214中。所述侧杆213沿径向向外被弹簧加载，以使所述侧杆213能够正常地坐落在锁壳体204的相应凹槽215中，如图2所示。在该位置处，侧杆213将有效地防止锁芯相对于壳体204转动。

然而，如果所有的侧向锁定制动栓206都正确定位，一旦用带有正确编码钥匙刃102的钥匙插入到钥匙槽201中时，桥部分211将与侧杆213上的相关凹槽212对准，其中侧杆213能够沿径向向内移动。当钥匙刃处于其完全插入的位置时，通过转动钥匙刃能实现这种向内运动，以致凹槽215的侧面部分将该侧杆沿径向向内移动到槽形凹槽214中。现在，锁芯202能够在壳体204中转动，当然只要任何其他锁定机构(诸如中间一排侧向锁定制动栓205)也被松开。

于是，当钥匙刃102进一步移动到钥匙槽201中时，侧向锁定制动栓206将来回转动，这是由于指状物208与钥匙刃101的引导面105相啮合，并且同时它们还将执行上下运动。借助于螺旋弹簧216，指状物208受到向下的力并且保持与引导面105滑动啮合，所述螺旋弹簧216被如此安装，以使螺旋弹簧216在侧向锁定制动栓206的上表面与腔室207的内上壁之间压缩(见图2)。

从图1中可看到，具有编码位置104的所述侧编码图案由大体为波状的引导面105构成，该引导面105包括邻近钥匙刃102自由端部107的斜面106。当钥匙刃102插入到钥匙槽201中时，该斜面将相继与每个侧向锁定制动栓206的相应指状物208啮合，并将枢转和提升该指状物208，以使指状物208随后沿波状引导面105滑动。在此过程中，指状物208将沿着波状引导面105向上和向下，即升降地沿着该引导部，而同时沿着引导面105的倾斜或有坡度的表面部分。指状物208还将执行枢转或往复摇摆运动，从而导致侧向锁定制动栓206的转动。

如图4所示，存在一通道217，从每个腔室207的下部延伸到钥匙槽201中，该通道的侧壁构成抵接表面218，219，该抵接表面将限制指状物208从中心面在每个方向的转动。在所示例子中，抵接表面218、219以如此方式定位，以使其运动在每个方向上都限制在15°以内，即在该实施例中指状物能够在30°的角度部分内往复摇摆。

迄今所述的锁和钥匙的结构和功能基本上可从上述文件中在先知晓。

如上述专利所述，这将提供一种包括大量组合的编码，这是由于该编码涉及每个指状物不同的高度位置和不同的枢转位置，即在上述例子中对于每个制动栓存在七个这样的组合(形成总计7×7×7×7×7＝16807个编码组合)。

然而，为了提供更大数量的编码位置和更高的安全性，以防止复制钥匙并撬开锁，以及为了提供万能钥匙，至少一个、某些或全部侧向锁定制动栓206配备有横向伸出的指状物208，所述指状物具有非对称定位的钥匙接触部分220r(或220l)，如图4所示，但可从图7d和8d中更清晰地看到。

在图7a、7b、7c和7d中，指状物208配备有钥匙接触部分220l，该钥匙接触部分220l非对称地定位在左边(如上述图7a所示，参见黑点，该黑点示意性地示出该部分220l的位置)。该钥匙接触部分为具有较小半径r(大约为0.5mm)的圆柱形(见图7b所示)。在一侧，图7b的右侧，它与指状物208的垂直平坦侧表面221相邻接，在另一侧，图7b的左侧，它与倾斜平坦表面部分222相邻接，该倾斜平坦表面部分222又与指状物208上相对定位的侧表面223相邻接。圆柱形表面220l与侧表面221在拐角224处相邻接，而圆柱形表面220l与倾斜表面222在点225处光滑地结合。当指状物208定位在其各个枢转末端位置时，指状物208上的各个相对的垂直侧表面221、223将与两个相对的抵接表面219和218(图7a)中相关的其中之一相抵接，所述抵接表面219和218限定了相关的通道217，该通道217从腔室207延伸到钥匙槽201(见图4)。作为选择，指状物208的枢转端部位置可由其它止动装置(未示出)限定，该止动装置将限制侧向锁定制动栓206的圆柱体部分206b的转动。

类似地，如图8a、8b、8c和8d所示，指状物208配备有非对称定位的钥匙接触部分220r，当从上面观察时，该钥匙接触部分220r被移置到右边(参见图8a中的黑点)。非对称钥匙接触部分220r同样为带有半径r＝0.5mm的圆柱形，并且分别通过拐角224和倾斜表面部分222，与垂直的相对侧表面221，223相邻接。因此，图8a、8b、8c和8d所示指状物208是图7a、7b、7c和7d所示指状物208的镜象形式。

指状物208的钥匙接触部分220r和220l沿着指状物最下面的部分从自由端部208e几乎、但不完全地一直延伸到侧向锁定制动栓206的圆柱体部分206b的中心轴线A的区域。请对比图2和图4。

钥匙接触部分220r、220l从中心面C偏移(图7a、7d；8a、8d)，该中心面C穿过制动栓206的圆柱体部分206b的轴线A，并沿中心穿过横向伸出的枢转指状物208。该中心面C与钥匙接触部分220r，220l之间的距离，在图7d和8d中分别用“d”表示。钥匙接触部分220r，220l的最下面的直线部分可沿从中心轴线A到指状物208的顶部的半径延伸，或与上述中心面C平行延伸。

为了确保距离d尽可能大，以获得在各种指状物208的对称和非对称实施例之间清晰和明显的区分，在非对称实施例中确定钥匙接触部分220r和220l的半径r应当尽可能小，而同时仍确保与钥匙刃102的波状编码图案105之间良好的滑动接触(图1)。实践表明，半径为0.4至0.6mm，特别是大约0.5mm是最佳的。在对称形式中(图6)，另一方面，半径R可以更大些，即0.7-0.8mm，特别是大约为0.75mm。

在非对称实施例中(参见图7b和8b)，钥匙接触部分220l、220r定位在接近指状物208的各个垂直侧表面221之处，使得形成一个拐角224，而不是两个表面部分的光滑结合。然而，直线拐角224将不会与钥匙的波状编码图案105啮合，从而由于这种几何构型，将不会产生任何磨损。

现将参照附图5-8来说明指状物208的非对称钥匙接触部分220r或220l的重要性。

在图5中，示出了图1所示类型的钥匙刃102。五个侧向锁定制动栓的轴的等距位置由点划线C1、C2、C3、C4和C5示意性示出。在该附图的下部，示出了具有指状物208的侧向锁定制动栓206，该指状物208具有对称定位的钥匙接触部分220s(左侧)、左侧非对称钥匙接触部分220l(中间)和右侧非对称钥匙接触部分220r(右侧)。这三种侧向锁定制动栓以三种不同的枢转位置来表示，即：指向右侧(上排)、指向左侧(中排)以及以直角(right angle)指向钥匙槽(下排)。

在钥匙刃上，各种编码部分(由波状编码图案中的凹槽与最上面的顶部编码段限定)示意性地由实心点S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7(对于具有对称定位钥匙接触部分220s的指状物)、小圆L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7示出(对于具有左侧非对称的钥匙接触部分220l的指状物)和小十字R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7(对于具有右侧非对称钥匙接触部分220r的指状物)示出。所有这21种编码部分在图6a中以稍大的比例示出，并且编码部分L1-L7(非对称左侧)示出在图7a中，编码部分R1-R7(非对称右侧)示出在图8a中。

从图5-8中可清楚地看出，三个不同的枢转位置(图5中的三排)与钥匙接触部分220s、220l和220r的三个不同位置(对称、非对称左侧和非对称右侧)的叠加将产生大量不同的编码部分或编码位置(特别参见图6a)。可以认识到，不能不加判断地将所有这些编码部分用于任何任意组合中，但即使如此，显然仍可获得非常高数量的可能组合。一个保守的估计将显示出至少50,000的数量(对于五个制动栓位置C1-C5，如图5所示)，理论上大于500,000或甚至更大。

当然，与特定锁相关的钥匙刃必须确切地适用于该锁的侧向锁定制动栓的特定组合，包括针对每个侧向锁定制动栓位置C1、C2、C3、C4和C5(图5)的很高数量的可能密码位置(图6a)。为了在钥匙刃102(参见图1)上得到这种精确的波状编码图案，根据本发明采用特殊切削方法。图9和图10示出了根据本发明的一个典型钥匙刃102(分别在侧视图和横截面图中)，而图11和12示出了当根据本发明用于在钥匙的一侧切削波状编码图案的方法利用切削针来加工钥匙刃时相应的钥匙刃横截面。

在本具体实施例中，钥匙刃的轮廓包括上述美国专利5,715,717(Widén)中所公开类型的底切侧槽109。波状编码图案在向上逐渐变细的凸缘部分110中切掉(图10)，所述凸缘部分110由槽109的底切部分形成。然而，应当指出，本发明并不局限于这种具有底切槽的钥匙刃构型。

根据本发明，由数控沿预定路径B引导切削针，而同时保持其轴线沿着垂直于钥匙刃102平面的方向。从而，路径B将精确地沿着钥匙刃上所期望的波状编码图案的构型，该构型包括直线斜坡部分106、大量凹形底部111、112、113、114、115，每个凹形底部都位于邻近侧向锁定制动栓位置C1、C2、C3、C4、C5之处，许多顶部直线段121、122、123、124、125，以及位于每个凹形底部的每个纵向侧面上的两个直线倾斜部分131a、131b；132a、132b；133a、133b；134a、134b；135a、135b。根据本发明，至少对于那些朝向钥匙刃102底部边缘108向下深入定位的凹形底部(参见图1、9和10)而言，路径B包括相应于至少某些凹形底部的水平直线部分B1、B2、B5。从而，再参照图13，其中在该附图中从上方可看到波状编码图案，这些凹形底部111、112、115将具有基本上为矩形的平坦的底表面部分F1、F2、F5。

在这种凹形底部构型情况下，将允许该指状物208延伸到这些底部编码部分中，即使在处于枢转端部位置(例如参见图8a)时也是如此，并且仍然沿着直线形钥匙接触部分的整个或主要部分，接触到最下面的矩形平坦底表面部分，比如F1，其中所述构型包括基本上呈矩形的平坦底表面部分，而所述指状物208的自由端部可能具有非对称定位的钥匙接触部分220l、220r(参见图7b和8b)。

相应地，该平坦底表面部分F1、F2、F5被定位后，将给予指状物208以良好的支撑，从而坐落在编码部分L1、L2、L5、L6、L7，R1、R2、R5、R6、R7，S1、S2、S5、S6、S7中相关的一个之内(处于+15°或-15°的枢转位置，如图5中的上排和中排所示)。

另一方面，波状引导面的凹形底部113和114(图9和13)对应于一个指状物，该指状物垂直于钥匙刃10而定位(如图5的较下排钥匙所示)，在此处它被保持在精确的、良好限定的位置。

在指状物208的可枢转的最下面的位置处，指状物208通常将其垂直侧表面221，223其中之一紧靠着该锁的通道217中相关的抵接表面219，218，而其另一个垂直侧表面223，221或圆柱形钥匙接触部分220靠近倾斜表面222，在该处，波状编码图案的倾斜部分诸如131b的与平坦底部111邻接。利用这种来自双侧的支撑，指状物以良好限定的固定位置被牢固地保持在腔室中，以使侧向锁定制动栓的圆柱体部分206b将正确地定位，其中该圆柱体部分206b的后凹槽209、210以及桥部分211被精确地定位，以便与侧杆213对准(参照图1-4)。

为了减少钥匙与锁定制动栓指状物208的磨损，波状编码图案的凹陷和邻接的倾斜部分优选地配备有倾斜表面部分140，该倾斜表面140与钥匙刃102的平面外侧表面110s邻接。倾斜表面部分140借助于切削针300形成(参见图11和12)，该切削针300包括圆柱形端部310、圆锥部分320和轴部330。如果该切削针沿轴向插入(图11的箭头P1)，且其圆锥部分在凸缘部分110处与钥匙刃的材料相啮合，则将形成倾斜表面。然而，优选地应当避免在凸缘部分110的顶部形成非常尖锐的边缘，因此在这些区域中，切削针沿轴向向外撤回(图12的箭头P2)，从而在平面形平坦顶段121、122、123、124、125的区域中不具有倾斜表面部分。

此外，为了获得光滑、连续的切削操作以及波状编码图案的光滑构型(假定在图9中切削针沿从左至右的路径行进)，当切削针沿倾斜表面135a、134a、133a、132a、131a从一个凹槽向上行进时，切削针300优选地被逐渐撤回(图12的箭头P2)，而当切削针沿倾斜表面135b、134b、133b、132b、131b向下行进时，切削针300逐渐地沿轴向向内位移。以此方式，可得到逐渐变化的倾斜表面，如图9所示。因此，指状物208的钥匙接触部分220l，220r或220s将以直线接触方式而不是单点接触方式光滑地压在波状编码图案上。于是磨损将得以最小化，且钥匙和锁的寿命将会显著更长。

钥匙刃102的波状编码图案105将包括一个内表面部分和一个外部倾斜表面，其中该内表面部分与钥匙刃的平面垂直。如果锁配备有不同种类的侧向锁定制动栓，则该内表面部分将非常重要和有用，所述种类的侧向锁定制动栓包括具有枢转指状物的制动栓(该指状物具有非对称的钥匙接触部分)，以及不可转动且配备有固定指状物的其它制动栓(该固定指状物与编码图案相啮合)。对于后者，固定指状物与编码图案的内表面部分相啮合，而枢转指状物将沿着倾斜部分在凹槽区域中与编码图案的外部倾斜表面部分相啮合。

相应地，切削针被沿路径B引导，并同时在波状编码图案的倾斜部分上沿轴向向内和向外位移。

切削针的一个变型实施例(略简单)300′在图11a和12a中示出。该变型的切削针300′包括锥形端部320′和轴部330′。端部310′的圆锥角在图示的实施例中为15°，并且针轴PA相对于水平面(垂直于钥匙刃102)被保持在相应的角度(15°)。在实施该方法的过程中，波状编码图案的凹形底部将基本上水平，不存在任何倾斜表面部分，而倾斜部分将整体地倾斜一个相应角度(15°)。顶部编码段将是平坦和水平的，正如底部那样。

所发明的编码图案以及锁定制动栓的结构将有利于锁和钥匙系统的万能钥匙的制造，该锁定制动栓具有指状物，该指状物具有对称或非对称钥匙接触部分，该锁和钥匙系统拥有大量具有特定编码图案的钥匙。这样的系统在图14-16中示出。图14和15示出两个钥匙刃102A和102B，它们分别具有相似的带有凹槽141、142l、143、144、145和141、142r、143、144、145的编码图案，唯一的区别是凹槽142l(与左侧非对称钥匙接触部分配合)和142r(与右侧非对称钥匙接触部分配合)。

图16示出了相应的万能钥匙刃102AB，该钥匙刃包括编码部分141、142r、142l、143、144、145，并且将由此打开与钥匙102A和102B相关的两把锁。

对于本领域的技术人员，根据本发明的锁和钥匙系统可按多种方式修改。例如，并非锁中所有的制动栓需要能够转动。一排上的侧向锁定制动栓的数量可以不同，并且编码水平的数量也可任意选择。指状物的枢转位置的数量可少于三个，例如只有两个，或多于三个，例如四个或五个。枢转端部位置的角度也可不同。

并且，钥匙的轮廓可按多种方式变化，并且并非必须包括底切槽。钥匙刃可拥有仅在一侧上具有波状引导面的编码图案，如图所示，或者可在两侧均拥有具备波状引导面的编码图案，在后种情况下，双侧编码图案与布置在钥匙槽两侧上的侧向锁定制动栓配合。当然，侧编码图案(或多个侧编码图案)可与钥匙刃任何位置上的任何其它编码或编码图案组合。还可能提供对称钥匙，其能够以任一侧向上插入到锁中，并且其中任一侧的编码图案在其另一侧上具有其“镜象”编码图案。

最后，钥匙刃的横剖面轮廓可任意变化，例如根据国际专利申请PCT/SE2004/001312(WINLOC等)，其内容作为参考结合在本申请中。

Claims (30)

1.一种锁和钥匙系统，所述锁和钥匙系统包括以下这种锁，所述锁包括：

-具有圆柱形孔(203)的壳体(204)，

-圆柱形的锁芯(202)，所述锁芯可转动地支撑在所述圆柱形孔中，所述锁芯具有纵向钥匙槽(201)，在所述钥匙槽的一侧，排成一行的多个侧向锁定制动栓(206)与侧锁装置(213)配合，用于锁定所述锁芯，以阻止锁芯在圆柱形孔中转动，

-所述侧向锁定制动栓(206)中的至少一个侧向锁定制动栓包括圆柱体部分(206b)和指状物(208)，所述圆柱体部分(206b)安装在相关的制动栓腔室(207)中，以便在其内进行升降运动和转动，所述指状物(208)从所述圆柱体部分(206b)横向伸出，

-所述升降运动抵抗着沿所述制动栓腔室(207)所施加的力的作用而进行，以及

-所述侧向锁定制动栓(206)的转动是由通过相关指状物(208)进行的枢转运动而产生的，所述侧向锁定制动栓(206)的转动被限制在对应于指状物(208)的两个枢转端部位置的两个角度端部位置之间，

且包括以下这种钥匙(100)，所述钥匙包括：

-沿纵向延伸的钥匙刃(102)，所述钥匙刃(102)可插入到相关锁(200)的锁芯(202)的所述钥匙槽(201)中，

-所述钥匙刃(102)在其一侧(110s)上具有形成波状引导面的侧编码图案(105)，所述波状引导面包括位于钥匙刃的自由端部(107)处的斜面部分(106)，

-所述波状引导面与所述至少一个侧向锁定制动栓(206)的所述指状物(208)相啮合，并使所述指状物沿着所述波状引导面，

-当钥匙刃全部插入到钥匙槽中时，使所述侧向锁定制动栓(206)升降运动，同时受到所述力的作用，并使所述指状物(208)向旁边枢转至特定的枢转位置，

其特征在于：所述至少一个侧向锁定制动栓(206)的横向伸出的枢转指状物(208)包括：

-具有两个相对侧表面(221，223)的基部(208b)，所述两个相对侧表面相互之间的距离大体上小于从所述制动栓腔室(207)延伸到所述钥匙槽(201)的通道(217)中的两个相关的相对表面(218，219)之间的距离，从而使所述指状物(208)能够在所述两个枢转端部位置之间进行枢转运动，以及

-具有钥匙接触部分(220r；220l)的非对称自由端部(208e)，所述钥匙接触部分相对于中心平面(C)沿圆周方向或横向移动，所述中心平面穿过所述圆柱体部分(206b)的中心轴线(A)且沿中心穿过所述指状物的基部(208b)延伸，

-由此，所述钥匙接触部分(220r；220l)的位置通过所述指状物(208)的特定枢转位置和所述钥匙接触部分特定的非对称位移叠加，从而进一步增加可能的编码组合的数量。

2.用于根据权利要求1所述的锁和钥匙系统中的锁，所述锁(200)具有至少一个可升降运动和转动的侧向锁定制动栓(206)，所述侧向锁定制动栓(206)具有圆柱体部分(206b)和横向伸出的指状物(208)，所述指状物具有基部(208b)，所述基部具有两个相对侧表面(221，223)，所述两个相对侧表面相互之间的距离基本上小于从所述制动栓腔室(207)延伸到所述钥匙槽(201)的通道(217)中的两个相关的相对表面(218，219)之间的距离，从而使所述指状物(208)能够在所述两个枢转端部位置之间进行枢转运动，以及具有钥匙接触部分(220r；220l)的非对称自由端部(208e)，所述钥匙接触部分相对于中心平面(C)沿圆周方向或横向移动，所述中心平面穿过所述圆柱体部分(206b)的中心轴线(A)且沿中心穿过所述指状物的基部(208e)延伸。

3.根据权利要求2所述的锁，其中在所述指状物的基部(208b)上的所述两个相对侧表面(221，223)基本垂直。

4.根据权利要求3所述的锁，其中在所述指状物的基部上的所述两个相对侧表面(221，223)基本为平坦的。

5.根据权利要求2-4任一项所述的锁，其中在所述通道(217)中的所述两个相关的相对表面(218，219)构成用于限定所述指状物(208)的枢转端部位置的抵接表面。

6.根据权利要求2-4任一所述的锁，其中所述钥匙接触部分(220r；220l)由非对称地位于所述指状物(208)的所述两个相对侧表面(221，223)之间的圆形表面部分形成。

7.根据权利要求6所述的锁，其中所述钥匙接触部分(220r；220l)绕一轴线呈圆柱形弯曲，所述轴线与所述圆柱体部分(206b)的所述中心轴线(A)基本垂直。

8.根据权利要求7所述的锁，其中所述钥匙接触部分(220r；220l)具有0.4-0.6mm的曲率半径。

9.根据权利要求8所述的锁，其中所述钥匙接触部分(220r；220l)在其一个横向侧与所述两个相对侧表面的其中一个侧表面(221)邻接，在其另一横向侧与倾斜延伸表面部分(222)邻接，所述倾斜延伸表面部分又与所述两个相对侧表面中的另一个侧表面(223)邻接。

10.根据权利要求9所述的锁，其中所述倾斜延伸表面部分(222)相对于邻接的所述侧表面(223)形成130°-140°的角度。

11.根据权利要求10所述的锁，其中钥匙接触部分(220r；220l)沿所述指状物(208)的下侧平行于所述中心平面(C)均匀延伸。

12.根据权利要求2-4任一项所述的锁，所述锁具有至少一个设有伸出指状物的另外的侧向锁定制动栓(206)，所述伸出指状物在其自由端部具有非对称定位的钥匙接触部分(220l)，与上述侧向锁定制动栓的非对称定位的钥匙接触部分(220r)相比，所述钥匙接触部分(220l)在相反的方向上移动。

13.根据权利要求2-4任一项所述的锁，其中所有可转动的侧向锁定制动栓(206)具有指状物(208)，其中钥匙接触部分(220r；220l)在相同方向上移动。

14.根据权利要求3-4任一项所述的锁，其中至少一个另一侧向锁定制动栓(206)设有具有圆形钥匙接触部分(220s)的指状物，所述圆形钥匙接触部分(220s)对称地位于垂直的所述两个相对侧表面(221，223)之间。

15.根据权利要求8所述的锁，其中所述钥匙接触部分(220r；220l)具有大约0.5mm的曲率半径。

16.一种用于如权利要求2-15任一项所述锁的侧向锁定制动栓(206)，其包括圆柱体部分(206b)和横向伸出的枢转指状物(208)，所述指状物(208)具有非对称定位的钥匙接触部分(220r；220l)。

17.一种钥匙(100)，具有用于根据权利要求1所述的锁和钥匙系统的钥匙刃(102)，所述钥匙刃的波状编码图案(105)具有至少一个编码部分(104)，所述编码部分(104)被如此定位和成形，以便当所述钥匙(100)插入到所述锁(200)中时，适应相关锁的侧向锁定制动栓(206)的枢转指状物(208)的自由端部(208e)的非对称定位的钥匙接触部分(220r；220l)。

18.根据权利要求17所述的钥匙，其中所述编码图案(105)具有至少一个编码部分(L1-L7；R1-R7)，所述至少一个编码部分(L1-L7；R1-R7)由相关侧向锁定制动栓(206)的所述指状物(208)的特定枢转位置和所述钥匙接触部分(220r；220l)的特定位移(d)在所述指状物处叠加。

19.根据权利要求18所述的钥匙，其中所述至少一个编码部分具有凹形表面底部(111-115)和邻接倾斜部分(131a，131b-135a，135b)。

20.根据权利要求19所述的钥匙，其中所述至少一个编码部分包括位于上编码水平处的基本上平坦的顶部编码段(121-125)。

21.根据权利要求19或20所述的钥匙，其中所述凹形表面底部(111)沿所述钥匙刃(102)的纵向延伸。

22.根据权利要求19或20所述的钥匙，其中所述凹形表面底部(111)具有基本为矩形的构型(F1)，其光滑地邻接到所述邻接倾斜部分(131a，131b)中相关的一个。

23.根据权利要求17-20任一项所述的钥匙，所述钥匙刃具有用于提供另一编码图案(103)的上边缘部分。

24.根据权利要求17-20任一项所述的钥匙，其中所述波状编码图案包括对应于两个特定编码部分(142l；142r)的两个相邻的编码部分(142l，142r)。

25.一种锁和钥匙系统，其包括至少一把如权利要求24所述的钥匙，包括多个具有波状编码图案的钥匙(102A、102B)，所述编码图案包括对应于制动栓指状物(208)的特定、非对称定位的所述钥匙接触部分(220l，220r)的特定编码部分，以及至少一种具有波状编码图案的万能钥匙(102AB)，所述万能钥匙的波状编码图案包括对应于所述特定编码部分中至少两个特定编码部分的两个相邻编码部分(142l，142r)。

26.一种制造如权利要求17-25任一所述的钥匙刃的方法，其中使切削针(300)沿着基本上对应于所述波状编码图案的路径(B)，所述方法的特征在于使所述切削针沿所述路径(B)行进，且所述切削针的轴线被保持在基本上垂直于所述钥匙刃(102)纵向(110s)的一个平面内，并且所述波状编码图案(105)中的至少一个凹槽的凹形底部(111、112、115)是通过在所述凹槽区域中沿直线路径部分(B1、B2、B5)引导切削针而形成的，由此所述凹形底部将包括基本上呈矩形的平坦的表面部分(F1、F2、F5)。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述切削针(300′)包括圆锥形端部(320′)和轴(330′)，其中所述切削针的轴线(PA)保持在相对于纵向平面倾斜的方向上，所述纵向平面垂直于所述钥匙刃，以便在所述底部上形成平坦表面部分，以及倾斜地面向外侧的倾斜部分。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述切削针包括圆柱形端部(310)、圆锥部分(320)和轴部(330)，其中所述圆锥部分用于形成沿至少所述凹形表面底部(111-115)和邻接倾斜部分的倾斜表面部分(131a，131b-135a，135b)。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述切削针的轴线被保持在与所述钥匙刃(102)的侧表面(110s)基本垂直的方向上。

30.根据权利要求29的方法，其中所述切削针平行于切削针的轴线逐渐地沿轴向向内和向外移动，以便形成逐渐变窄的倾斜表面部分，所述倾斜表面部分沿每个倾斜部分(131a，131b-135a，135b)从所述凹形表面底部(111-115)一直延伸至相邻顶部编码段(121-125)。

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