CN101268242A - 密码锁 - Google Patents

Abstract

在一个优选实施例中，密码锁包括机械闭锁机构、拨号盘和电子界面。该机械闭锁机构包括可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁定元件。拨号盘与闭锁机构装配在一起，从而在将拨号盘依次转动到一连串的一个或多个预定转动位置时使闭锁机构驱动锁定元件从锁定位置运动到解锁位置。电子界面设计成能够将拨号盘转动位置的增量转换为相应的电信号，并处理这些电信号，同时显示相应的位置指示器的增量。

Description

密码锁

参照相关申请

本申请要求了于2005年9月13日提出的申请号为60/716414的美国临时专利申请的优先权，其公开的全部内容在此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种密码锁(combination lock)，尤其是具有可编程电子界面(electronic interface)的拨号盘密码锁。

背景技术

密码锁用于商业的、住宅的和公共的场所，用以为私人物品和/或有围墙的场地提供可锁定的通道。密码锁可以是一个单独的装置，例如可以锁定门、支架、电缆或其他物品从而限制接近的密码挂锁；也可以是与其封闭的空间是一体的，例如保险箱锁或储藏柜锁。密码锁的一种典型的应用锁定学校的储物柜。

如图1中所示的现有技术的密码锁1的锁定机构已多年未变。作为用户界面的数字密码拨号盘2位于锁1的外表面上。拨号盘的旋转带动驱动凸轮3使得一连串的凸轮或转轮4啮合(普通的密码挂锁或学校储物柜锁通常为3个)。转轮4上的棘爪相互啮合从而使得这些转轮4一起旋转。通过拨动拨号盘2上的数字将拨号盘2拨动到连续的预订位置(即输入密码)，从而使得位于每一转轮4上的切口或凹槽6与被转轮4的外缘强行限制在锁定位置的锁闩或隔片7对齐。当所有切口6与隔片7对齐时，隔片则可被偏压或弹进该对齐的切口6，就密码挂锁、门锁等密码锁(未示出)来说，这样就使得与其连接的闭锁件5可移出与搭扣的锁定接合。

虽然与具有钥匙的锁相比，密码锁可以避免钥匙遗失、被窃或被复制等风险，但是在许多公共设施如校舍等场合使用密码锁还存在一些缺点。随着时间的推移，该锁可能会被不止一个人使用(例如学校的储物柜通常每一学年被不同的学生使用)，这样就需要更换密码以避免被先前的使用者越权使用。普通密码锁的密码可以通过偏置拨号盘和凸轮相对于锁闩的位置实现变更，这样，凸轮的切口会在拨号盘上不同的数字或增量处与锁闩成直线对齐。普通密码锁一般具有五个可用的偏置位置，从而产生五个不同的可用密码。有限的可用密码量呈现了安全隐患。同时，在公共设施中通过机械的方法变更密码需要占用更是很夸张的，例如，在学校，大量的储物柜密码需要定期地更换。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种具有电子用户界面的密码锁，当转动拨号盘以开启密码锁时，由该电子用户界面判别密码拨号盘的相对位置。该界面可用于检测拨号盘的位移增量，如设有增量式编码器，或者用于检测拨号盘的绝对转动位置，如设有一个绝对式编码器。该界面可进一步地通过编程改变界面本身的电子显示。通过配备合适的电子界面，在不改变机械密码锁结构的前提下就可以控制被锁定对象或者建筑物的可出入性，例如，通过改变与拨号盘的相对位置有关的显示位置鉴定从而使接口丧失或“关闭”可视面。

因此，在一优选实施例中，密码锁包括机械闭锁机构、拨号盘和电子界面。该机械闭锁机构包括可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁定元件。拨号盘与闭锁机构装配在一起，这样连续地拨动拨号盘到一连串的一个或多个预定转动位置，将使得闭锁机构驱动锁定元件从锁定位置运动到解锁位置。电子界面设计成能够将拨号盘转动位置的增量转换为相应的电信号并处理这些电信号，并显示相应位置指示器的增量。

附图说明

本发明进一步的特征和优点将在随后的说明书中得到详细的阐述，同时参考下列附图，其特征在于，

图1是现有技术密码锁的侧面剖视图。

图2是具有电子界面的密码锁的透视图。

图3是具有电子界面的密码锁的方框图。

图4A是密码锁用户界面部分的分解透视图。

图4B是密码锁编码部分的分解透视图。

具体实施方式

本发明涉及一种可适用于多种类型锁，例如，密码挂锁、保险箱锁和用于储物柜、邮箱、储藏库或其它诸如此类构造和空间的整体锁，的密码锁配置。虽然本申请的具体实施方式仅涉及一种具有单个密码拨号盘的储物柜型锁(例如学校储物柜)，但本发明中所描述的装置也可以用于任何种类的、包括多个密码拨号盘的锁。这种详细说明仅仅对优选实施例的描述，并不是为了限制权利要求的保护范围。实际上，所述发明是宽泛的并且不受具体实施例的限制，在此使用的术语按照它们通常的含义来理解。

根据本发明的一个方面，利用机械锁定机构，例如一普通的旋转凸轮或“转轮组件”，的密码锁可配置一具有显示拨号盘的转动位置的可视指示器的电子用户界面。例如光学、磁性或机械开关式编码器用来将拨号盘的转动位置转换为一个或多个可提供给该界面的电信号。该界面包括一用于处理该电信号以便在该界面上显示位置指示器的处理器或微控制器，例如LCD或LED面板上的可视显示器。如果指示器是与普通密码拨号盘一样的增加的数字，那么任何一个指示器都可被用来识别拨号盘的转动位置，例如，其它的可视指示器，例如字母、符号、颜色和变化的尺寸或大量的“点”或其它的图像，听觉指示器，例如蜂鸣声或读出的数字，或触觉指示器，例如从仪表板伸出的挡块或其它突起。在诸如此类的一个实施例中，密码盘免于被标记诸如普通密码锁拨号盘上使用的数字或者增加的杂乱符号，因此，用户必须依靠界面上的指示器来确定拨号盘的转动位置。

现在参考附图，图2所示为带有内置密码锁100的储物柜10的常规示意图。典型的锁100包括拨号盘120，与拨号盘120有联系的闭锁机构130，和也与拨号盘120有联系的电子界面140，该电子界面140包括电子显示器170，例如LCD面板，就象下文中所详细描述的，它用来从视觉上显示拨号盘120的转动位置。闭锁机构130可从锁定位置或解锁位置开始移动，在锁定位置储物柜门15由锁定元件135保持关闭，而解锁位置储物柜门15是可以打开的。闭锁机构130可以包括各种类型的可通过连续转动拨号盘到一连串或更多的预定转动位置而操作的闭锁机构，。闭锁机构130可以包括一例如上面所描述的普通密码锁中设置的层叠凸轮或“转轮组件”的机械闭锁机构。另外，闭锁机构还可包括一机械电子机构，例如如果拨码正确将会有电信号被发送给微控制器，这样使得机械闭锁机构解锁。密码锁中可以包括许多不同的机械电子机构。例如，2006年5月31日申请的、名称为“电子安全装置”的美国专利申请NO.11/443828中所描述的用于电子挂锁中的机械电子锁定机构，其公开的全部内容均在此作为参考。通过用机械电子锁定机构代替普通的机械锁定机构，众多不同的密码拨号盘方案都可用来输入密码，包括，例如，在一个方向上转动拨号盘的同时在转动位置处伴随一按钮操作输入、或者为了实现增量式的密码输入(代替拨号盘的全转动)而使用一可被固定在枢轴点处的曲柄型拨号盘。

如图3的方框图所示，拨号盘320可以通过编码器350与电子界面340连接或通讯，编码器将拨号盘320的转动位置和/或移动转换为相应的电信号。该信号由处理器或微控制器360来处理，这就使得电子界面340将位置指示器显示于显示器370上。众多不同的显示器可被用于显示拨号盘的位置，例如，LCD或LED面板。显示器370可以被置于不同的位置上或者与锁分离，包括，例如，在拨号盘上、在锁壳上、在储物柜门上，或者在与储物柜分离的表面或面板上。

正如上面所描述的，界面340可以显示各种不同类型的可视指示器。下面的表I中列出许多可视位置指示器的例子：

表I：位置指示器的选择方案

1标准增量	2原点偏置	3随机增量	4字母表	5增量分辨率
					0	35	21	A	0
				1
					1	36	4	B	2
				3
					2	37	17	C	4
				5
					3	38	13	D	6
				7
					4	39	33	E	8
				9
					5	0	9	F	10
				11
					6	1	5	G	12
				13
					7	2	22	H	14
				15
					8	3	15	I	16
				17
					9	4	30	J	18
				19
					10	5	3	K	20

在一优选实施例中，其部分地显示于表I的第1栏，一组有选择5地提供的数字增量显示(例如，数值范围从零(0)到三十九(39))了拨号盘320的转动位置的增量。同样地，拨号盘可以具有一与一套转动位置对应的可视觉显示的零点，在那里，逐渐增加(或者减少)的数字显示器被置零。这些数字可以与普通密码锁拨号盘上的数字一样，具有与机械锁定机构的零位置相应的零位置，正如零点探测器355，例如电子界面340内部的编码器所探测到的。在另一个部分地显示于栏2的例子中，具有零点的相同的编号方式从机械闭锁机构的零点开始偏移。在另一个部分地显示于栏3的例子中，递增的数字可以以任何顺序被重新排列，以提供更大量的相应于为解锁密码锁300而产生的连续的旋转位置的可视的位置指示。在其它例子中，位置的单位可以包括其它的特征或符号，例如字母(如表I的栏4所示)或符号，例如图画或形状。在另一个部分地显示于栏5的例子中，位置指示器的绝对增量可能被改变，由此改变了在拨号盘的全转动中增量的数字，例如，从增量40到增量80。

根据本发明的另一个方面，电子界面还可提供附加信息。诸如此类信息的例子包括，例如，识别的次数或锁或储物柜最近一次被使用的时间，错误开锁或常识失败的识别，拨号盘当前的转动数字(尤其是需要大量转动拨号盘的锁定机构，例如成列的层叠凸轮)，或者在密码锁拨号盘转动之前的位置的识别(例如旋转方向改变的情况，例如，最近的位置、两个最近的位置的识别等)。

根据本发明，锁优选的电子界面340可以提供其它不是在该电子界面上可以直接看出来的输出。锁可以提供电子数据信号，例如通过无线通讯(例如射频或红外通讯)或者有线连接(例如串口或USB接口)从而连接(未显示)到一监控装置(例如PDA)。通过这种输出，锁300可以提供例如通过的次数或频率的信息，或者开锁失败的识别。

除电子界面的数据信号和指示位置的输出之外，锁还可以接收来自其用户或管理员的数据信号输入。数据输入的功能同样可以由具有位置指示器的电子界面提供，或由不同的接口机构或组件提供。许多不同的机构都可用来向锁300的电子界面340提供数据信号输入，例如，由机械钥匙、拨号盘或按钮操作(锁已被打开后的有限时间内)控制的入口，红外(IR)通讯和射频(RF)通讯(未示出)。现在的红外通讯(例如，红外数据协会，或IrDA，标准)或射频通讯(例如蓝牙Bluetooth

或紫蜂Zigbee

，基于IEEE 802.15的通讯技术)技术可提供与锁的电子界面安全的远程无线对话。

许多不同类型的指令都可与电子锁300进行通讯，包括，例如锁上存储或显示的信息、中止或改变锁的操作的指令。可向微控制器360提供足够的内存365以便储存这些信息。电子界面340可被设置成可接收输入信号的形式，例如通过一个管理界面368控制被电子界面340显示的位置指示器，来控制，例如，锁300的启闭。在一实施例中，位置指示器可以被中止或“关掉”来临时阻止锁300被解锁，而不必物理地中止闭锁机构。在其它实施例中，输入信号被用于改变标准的用数字表示的拨号盘位置增量，例如从0-39的范围，到位置增量指示器的新范围，如上表I中所示的那样，保持授权密码的目前旋转位置不被改变，这样就会产生相应于授权的拨号盘连续的旋转位置、并与前不同的可视的位置指示。上述改变过后，带有机械闭锁机构的密码锁，例如层叠凸轮或转轮组件机构，就可以接受成百上千个不同的授权密码而不用改动机械闭锁机构。如果机械闭锁机构也被改动(例如，在通过普通密码储物柜的5种典型锁装置的任意两个之间转变)，那么就能使用更多的授权密码了。

如果本发明所描述的电子界面340设置于一具有机械电子锁定机构的330的密码锁中，甚至有更多的进入方案可用。除上述例子的变化以外，一个向机械电子密码锁的电子界面340输入的信号可以，例如：改变解锁的拨号盘转动位置(与数字位置指示相反，该数字位置指示与旋转位置相关)；改变对解锁来说是必需的连续转动的数量和/或方向；向管理员或“主人”提供快速的(比如信号输入)通行；或保证闭锁机构自己能自动停止工作。

根据本发明的另一个方面，锁可以包括一个与微控制器363通讯的真正的时钟363。时钟363使得用户或管理者可在某个时间段控制锁的启闭。例如，在一具有例如学校储物柜的公共设施中，在暑假期间、周末和节日、放学后或储物柜被不同的学生或其他用户使用期间，储物柜的进入权将被改变。这些与时间相关的功能将通过锁内的软件或硬件与时钟363的通讯来控制，或者通过如上所述的向电子界面340输入数据信号来对锁300进行编程从而实现上述控制。

锁300可设置一内部电源380，例如一个电池组或一个嵌入式发电机，例如太阳能电池。锁300可以选择或者另外增加外部电源，尤其是锁锁不会被移动的场合，例如学校的储物柜。为了节约用电，锁的微控制器360可以包括一个叫醒开关，当有情况发生时，例如转动拨号盘320，该开关向微控制器360和其他电子仪器发送信号使他们被激活从而脱离睡眠模式。

图4A和4B示出了一种根据本发明的密码锁的优选实施例，该实施例用于储物柜。图4A是密码锁400外部用户界面部分的分解图。锁眼盖板410固定于底座428上以夹持拨号盘420，并为锁400提供理想的美观样式。锁眼盖板410具有LCD面板470的显示窗口，该面板可由一透镜472保护，例如透明的塑胶镜片。LCD面板470可通过一贯穿底座孔(未示出)的电缆与微控制器连接。拨号盘420可通过适于安装在拨号盘420下面的安装环425附在编码器安装盘452上，同时固定于锁眼盖板410，例如用铆钉。安装环425的设置应允许拨号盘能转动，拨号盘420底部的形状与轴452a互补的孔接收了该从编码器安装盘452伸出的并使得盘452与拨号盘420一起旋转的轴。另外，安装环425可以有选择地包括一个弹簧加载部件，例如一个滚珠，当转动拨号盘时，它能够偏压拨号盘的底面从而提供一个触动器或触爪。

现在来看如图4B所示的密码锁的编码器部分(图3中的350)，，用于密码锁电子界面的微处理器包括一印刷电路板460，该板由安装螺钉464固定在底座428上，同时被安装销451更精确地定位在密码锁内。堆叠在优选的编码器安装盘452和电路板460之间的是反射盘453和编码器盘454，该编码盘通过尖端分叉锁的接口盘455和安装螺钉456被固定到译码器安装盘452上。锁的接口盘455的分叉端可操作锁内的一机械闭锁机构(未示出)，例如常用的层叠凸轮或者转轮组件结构。电路板460上附一遮光板457以覆盖同样附着于电路板460的光学编码器458a、458b、458c。遮光板457上的小孔与编码器排成直线，从而使得光线可由一个或多个编码器传播通过编码盘454，再由反射盘453反射回编码器而由这一个或多个编码器458a、458b、458c接收。每个编码器都可以传播和/或接收光线。

透明的编码器盘454包括许多放射状定位的记号或者栅条(未示出)，这些记号或栅条与拨号盘420的增量式旋转运动相对应，当其中的一个栅条与遮光板上相应的孔在一条直线上时，他们就会阻挡传送给编码器或者从编码器传出的光线。通过计算拨号盘420旋转期间光线的传播被阻挡和通过编码器的次数，微控制器就能够确定拨号盘的转动增量，同时向位置指示器发送电子信号，该指示的位置对应于最终的转动位置。使用带有不同半径的栅条的编码器盘可提供不同的增量分辨率。在一个例子中，有50个转动位置增量的锁就得使用有50个栅条的编码器盘。另外，光学编码器458a、458b、458c的其中之一可作为零点探测器使用，确定一个机械闭锁机构的机械零点位置，从而为拨号盘的所有其他转动位置提供一个参考点。此外，光学编码器458a、458b、458c的其中一个还可被用于在停用一段时间之后，例如为了节约能源，向微控制器发送信号将其从睡眠模式唤醒。在一个例子中，光学编码器被设置为当拨号盘已经被转动超过180度时能够唤醒微控制器。如上所述，也可以使用其它类型的编码器设置，例如，独立的译码器。同时，也可以使用其它类型的增量编码器，例如，磁性或机械开关编码器。

如果本发明的各种创造性方面、原理和特征能够在这里被描述和说明，就像优选实施例中以组合的方式所体现的那样，那么这些创造性方面、原理和特征就能被单独地、组合地或部分组合地用在许多可选择的实施例中。除非在此被明确排的，这样的组合和部分组合都在本发明的范围内。更进一步地，在此描述各种可选择的实施例，这些实施例涉及本发明的各种方面、原理和特征-例如，可供选择的原料、结构、构造、方法、电路、设备和零件，软件、硬件、控制逻辑、可选择的形状、装配与功能，等等-，的目的不是想完全地或者彻底地列出可用的可选择的目前知道的或今后发展出的具体实施方式本领域技术人员能够容易地将一个或多个创造性方面、原理和特征在本发明的范围内用于其它实施例，即使这样的实施例没有明确地在这里披露。另外，即使发明的某些特征、原理和方面能够作为优选的设置或者方法在这里被描述，但此类描述也并不意味着上述特征是必要的或必需的，除非有明确地说明。更进一步，可总结出优选的或有代表性的指示器和以帮助了解本发明；然而，诸如此类的指示器和排列并不视为仅代表有限的含义或具体的指示器和排列。此外，如果各种方面、原理和概念可作为发明的创造性或一部分在此识别，那么这种识别不是排他的，而如果有创造性方面、原理和特征没有在这里被充分地或被作为一个特殊发明部分来描述，则在附加权利要求中描述这样的替代发明。优选方法或步骤的描述不局限于包括所有场合所必需的所有步骤，也不是被认为是是必要的或必需的被提供的次序，除非有明确地说明。

Claims (24)

1.一种密码锁，包括：

机械闭锁机构，该机械闭锁机构包括可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁定元件；

拨号盘，其中在将该拨号盘依次转动到一连串的一个或多个预定转动位置会导致闭锁机构驱动锁定元件从锁定位置运动到解锁位置；以及

电子界面，该电子界面设计成能够将拨号盘转动位置的增量转换为相应的电信号并处理这些电信号，同时显示与拨号盘转动位置的增量相应的位置指示的增量。

2.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，位置增量指示器包括数字指示器。

3.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，位置增量指示器包括字母指示器。

4.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，位置增量指示器包括符号指示器。

5.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，当拨号盘转动到预定零点位置时，电子界面能够将位置增量指示器复位。

6.如权利要求5所述的密码锁，其特征在于，电子界面能够有选择地调整预定零点位置。

7.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面能够有选择地调整与拨号盘转动位置的增量相应的位置增量指示器。

8.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面能够有选择地调整位置增量指示器的分辨率。

9.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面能够有选择地阻止位置增量指示器的显示从而使锁失效。

10.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面包括编码器，该编码器能够将拨号盘的转动位置转换为相应的电信号。

11.如权利要求10所述的密码锁，其特征在于，编码器测量拨号盘的运动增量。

12.如权利要求10所述的密码锁，其特征在于，编码器测量拨号盘的绝对位置。

13.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面包括LCD显示器。

14.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面能够提供一个或多个相应于锁的状态的信号输出。

15.如权利要求14所述的密码锁，其特征在于，锁的一个或多个状态包括下列中的至少一个：用户识别、锁识别、锁的使用历史、在当前转动期间拨号盘的转动位置。

16.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面能够接收一个或多个输入信号，并根据所述一个或多个输入信号显示相应的信息。

17.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，电子界面能够接收一个或多个输入信号，并根据所述一个或多个输入信号变更位置增量指示器。

18.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，通过下列中的至少一个：射频通讯、USB连接、红外通讯，电子界面能够提供一个或多个输出信号。

19.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，通过下列中的至少一个：射频通讯、USB连接、红外通讯，电子界面能够接收一个或多个输出信号。

20.如权利要求1所述的密码锁，其特征在于，闭锁机构包括一个或多个凸轮，其中所述一个或多个凸轮中的每一个凸轮运动到相应的解锁位置时都将导致锁定元件从锁定位置运动到解锁位置。

21.一种控制接近密码锁的方法，该密码锁包括可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁定元件，和拨号盘，其中将该拨号盘依次转动到一连串的一个或多个预定转动位置会使锁定元件移动到解锁位置，该方法包括：

将拨号盘转动位置的增量转化为相应的电信号；

处理上述电信号，并显示对应于转动位置增量的位置增量指示器；以及

有选择地调整对应于转动位置增量的位置增量指示器，以便更改密码锁的授权密码。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，有选择地调整位置增量指示器包括有选择地调整位置增量指示器的增量率。

23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，有选择地调整位置增量指示器包括有选择地调整与拨号盘的转动位置增量有关的零点位置。

24.一种控制接近密码锁的方法，该密码锁包括可在锁定位置和解锁位置之间移动的锁定元件，和拨号盘，其中该拨号盘依次转动到一连串的一个或多个预定转动位置会使锁定元件移动到解锁位置，该方法包括：

将拨号盘的转动位置的增量转化为相应的电信号；

处理上述电信号，并显示对应于转动位置增量的位置增量指示器；以及

有选择地中止位置增量指示器的显示，以便禁止拨号盘转动到这一连串的一个或多个预定转动位置。

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