CN1053029C - 机械卡片锁 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种机械卡片锁，它操作简单，可靠。用户卡片被一套板接合，在开启锁时，板呈现一定轮廓，用来同预先插入的编码卡片匹配。该锁能够通过更换编码卡片来改变锁码。

Description

机械卡片锁

本发明涉及使用卡片的机械锁系统。

采用磁性或其它形式编码卡片和滑动型读取器的电子卡片系统已逐渐用来代替机械锁。但这种电子卡片系统相对昂贵，不管是费用投资，还是日常维护。

用钥匙开启的锁的一个问题是改变锁码困难。如果钥匙丢失或被盗，就需要提供一组新钥匙并改变所有正常锁闭的锁。

机械卡片锁已经公知，例如从美国专利第4149394号中可知。其中使用了带有圆孔的卡片，卡片能够进入锁中，因此，有偏压的滚珠轴承被移动，如果滚珠轴承以预定的方式移动，锁即可以被打开。美国专利4338805号揭示了一种类似的环可开启锁。所有这些装置会使卡片锁不能方便地改变锁码，除了机械结构以外不允许使用磁条。对每个球或环来说，这种装置仅提供一种可能的位置，不允许主人锁闭系统。

美国专利第4627252中揭示了一种卡片开启的锁，该锁采用了一组板，这些板布置成直接接收端部有选择地开有凹槽的卡片。这种锁仅能在一面开启，换锁码需要重新布置板组。这种设计使用户卡片直接接合锁机构，对每个球或环来说仅允许一个可能的位置，且不能为主人提供锁闭系统。

法国专利1,163,526号公开了一种机械锁装置，它包括一系列由弹簧加载的锁筒，该锁筒能在垂直于滑动栓移动平面的平面内互相独立运动。该锁装置由带有一系列不同深度的槽且每个槽对应一个锁筒的钥匙操纵。当插入钥匙后，锁筒经过不同的位移，位移的正确组合将导致锁装置的打开。然而，该锁装置不能更换锁码。

美国专利4,587,815号公开了采用具有多个通孔的钥匙卡的锁机构。该锁包括多个沿大致垂直于钥匙纵向的路径独立滑动的板。每个板具有一在其面对钥匙的边缘上的销子和一孔口，当板朝钥匙移动时，选定的销子则穿过钥匙上相应的通孔。如果插入的钥匙正确的话，则通过所有板形成的延伸的开口就呈现开锁的位置。

另一份美国专利2,692,495号公开了一复杂的机械锁装置，该装置由一主钥匙和一副钥匙操纵，每一钥匙均呈薄片状且带有孔洞。副钥匙装在锁内并可取出，而机构的开锁则通过主钥匙和副钥匙的图形相匹配来实现的。不过，尽管该锁能够重新编码，但其复杂的结构带来制造的困难及频繁的维修，以保障能正常地工作。

由此，本发明的目的是提供一种机械卡片锁，它至少部分克服现有技术的不足。

根据本发明的一个方面，提供了一种利用用户卡片开启的锁机构，该用户卡片具有由贯通的开口构成的形状，而上述锁机构包括多个大致平行且可以相互滑动的板，至少上述一部分板上具有用于插入用户卡片上的开口内的凸体以及能够用来释放锁机构的装置，该机构特征在于设有相应于上述用户卡片的编码卡片以限定一编码轮廓，上述用户卡片上的开口呈槽的形状。上述用来释放锁机构的装置包括接合编码轮廓的装置，在上述用户卡片和编码卡片插入锁机构后，可操作锁机构沿垂直于用户卡片平面的方向使板滑向用户卡片并将凸体插入相应的槽中，上述锁机构仅当用户卡片使得上述板移动以至接合编码轮廓的装置正确定位以接合由编码卡片限定的轮廓时才被释放，而上述编码卡片可以更换以改变锁机构的锁码。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于上述锁机构的用户卡片，其特征在于该卡片带有多个通孔，该孔具有大致矩形的槽，槽的纵轴线大致垂直于卡片的插入方向，台阶部分的插入深度依赖于槽的长度。

下面将结合附图对本发明进行更详细地描述。

图1以剖视图的形式示出的第一实施例编码锁的简化示意图；

图2是第一实施例的卡片和锁部件的透视图；

图3是第一实施例的主体和板状部件的透视图；

图4是编码锁的一种形式的透视图；

图5是另一种锁机构的简化示意图；

图6是本发明的卡片钥匙的一个实施例；

图7a和7b是图5中所示机构的板状部件的透视图；

图8表示部分透视分解图，表示图5中所示机构的操作；

图9是本发明第二实施例的剖面透视图；

图10是第二实施例的编码锁的透视图；

图11是本发明第三实施例的剖面透视图；

图12是第三实施例的编码锁的透视图，表示了打开编码卡片盖；

图13与图12类似，表示了关闭的盖板；

图14表示了第三实施例编码锁的背部；

图15表示了第三实施例的几种滑动板；

图16表示了第三实施例的凸轮装置；

参照图1，锁15建立在锁体80上，锁体80带一些销和槽，销和槽的功能将在下面描述，并且提供了外面可见的锁的外观。

主体80借助于销88、89以及101-104和相应的槽口55，54，115，114，116固定板50，可以看到组装后的板50能够相对于主体80竖直滑动。弹簧92通过销102，103将板50保持就位。

主体80还借助于销86、87和槽33、34固定锁板组件30。如图2所看到的，锁板组件30包括一组相似的板31，板31以薄片的形式叠置在一起，并能水平地滑动，这种运动在销86、87和槽33、34范围内有效。

主体80还包括一个能将编码卡片40插入的槽84。编码插板40是一个由凹槽和凸出部41构成的异形板(见图2)。其宽度与板31的厚度相适应，以便将板31水平地推入编码插板40所限制的型板中。由销105固定的弹簧在没有编码钥匙插入时将板保持在适当的位置。

板50通过销51、52以及槽23、24固定钥匙板组件20。销90还从主体80上延伸，穿过槽58并支承及对准板组件20。钥匙板组件20包括一系列板，这些板与锁板组件30布置相同。且有相同的厚度，但横截面形状不同。

锁栓70靠在板50上，并且由销57固定在锁紧位置或者开启位置。弹簧92使锁栓70保持在适当的位置。锁栓70通过主体80上的槽口83。锁栓70的上表面带有槽72、73，槽72、73分别确定开启和锁紧位置。销81和槽74为栓70提供支承和导向。开口53允许一旦用户卡片10插入槽85后则产生运动。

参照图2，用户的钥匙10带有多个槽11，每个槽到底边13的距离是预定，侧向位移的变化确定了一个特殊的钥匙编码。两端的槽编码11、12最好对称，以便在门的两侧均可将锁开启或锁闭。

联锁机构的操作将参照图2揭示如下。

用户卡片10插入钥匙板组件20的空腔27中。板21和其突出部22相对于用户钥匙向上，突出部22穿入用户卡片钥匙10的槽11中，使板21重新水平对直。机构的相对运动将在下面描述。重新对直的板21将从板21上伸出的凸台25确定成一种特殊形状。

参照锁板组件30，编码钥匙40在其插入后将板31移位，以便在锁板组件30的基础上产生一个特殊形状的槽32。

如果槽32和凸台25的形状相匹配，凸台进入槽内，锁即被打开(将在下面描述)。

因此，可以理解，对于每一个编码卡片40有一种相应的成形的板的形状，以及用户卡片钥匙10的相对应的槽11的形状。

槽和板的确切数量可以按照所希望的与钥匙板21及锁板31的数量对应变化。

图3详细地表示了其它锁部件，锁的操作将同时参照图2进行描述。

凸轮装置60通过座61装入槽56和82(未示出)中，当凸轮装置顺时针转动时，它通过凸轮62将板50连同钥匙组件20托向锁板组件30，同时也将槽72中销57托起。当钥匙组件20向上移动时，凸体22被推入用户钥匙上的槽12中，之后被相对于钥匙形状水平移位。当凸轮组件60转向顶部时，凸台25和槽32相互接近。如果它们匹配，凸台25进入槽32，接着销57离开槽72，凸轮装置作用在槽71上，锁栓70移向锁紧位置。进一步转动凸轮，销57进入槽73，使锁栓70回到锁紧位置或开启位置。

最好弹簧装置(未示出)在钥匙板21降低时确保钥匙板21回到校直的位置以便消除用于开启的一个正确的排列记录。

可以理解，如果钥匙丢失或其它情况需要改变锁码时，所需要的就是一个新的编码卡片40和一套新的用户卡片10。该系统通过为每个顾客提供一把任意选择的钥匙和编码卡片可以用于加强旅馆的安全性。

一种可能的外部轮廓的例子由图4表示。编码卡片40已预先设置在孔84内。用户卡片10插入槽85，转动手柄63。如果插入的钥匙正确，可以从锁闭位置转动到开启位置，反之亦然。否则，只能部分地转动，不能使锁栓75移动。

图5-8表示的是一种锁机构，它使用一套板轮廓，其中密码只能通过更换一个或多个板来改变。该锁机构为了配合卡片采用了一个特定的阶梯板装置。

该锁包括一个锁体202，锁体202带有固定在其上的销203。杆式滑板214可以上、下滑动，并由销201、203固定(滑板214在图8中也可看到)。杆式滑板214通过销199、205、219连接到锁体上，在滑板206上有一组卡片结合装置，如图7和图8所示，滑板206交错设置，它允许在孔222和卡片221之间有较大的距离，如图6所示。滑板206的上端具有台阶形的部分209，而在其中部和下部具有锁紧槽207，在滑板206的两端各有一个。在每一端具有槽207，使滑板206能够双向移动。所以，如图7中所示，它们能以交错方式设装成台阶部分在左侧右侧，滑板固定在销199、205、219上，销199、205、219连接到板214上，如图5所示，弹簧208相对于杆式滑板214的销201、203给滑板206加偏压。

锁紧机构还具有一个锁栓板210，锁栓板210有一个槽立柱或者销211。当槽207没被对准时，销栓板210被锁在开启位置或者闭锁位置。锁机构的主体带有供卡片221插入的槽216(图6中所示)。凸轮轴60(同第一实施例)相对于锁体202可转动，它具有将滑板向上推起以及在槽207对直时，打开通道203的双重作用。将锁栓211移到锁闭或者开启位置。当带有正确编码的卡片221插入槽215中时，这些动作在该装置中完成。凸轮轴60的形状能够通过锁体202上的开口225镶入板214和210上的槽228、224。

锁装置的开启是这样的。卡片221插入槽215，卡片是双向的，锁能够从两面打开。卡片具有孔222，该孔最好是正方形或者是长方形的，当卡片正确放置后，孔222允许各滑板206的台阶部分209向上移动，直到阶梯形部分不能穿过卡片221上的孔222为止。卡片221上的槽或孔222的长度决定了滑板206在竖直方向上的位移长度。当滑板206被阻止进入卡片孔222时，滑板214继续向上压住不能再运动的滑板206各自的弹簧208。能够移动的滑板206继续这样动作，直到相应的台阶与卡片221上的孔222的边相接合。当所有滑板206的台阶部分209处于正确位置后，相邻滑板206上的槽207处于成一直线的位置上，以便形成通道230，从而允许锁栓板210上的槽柱211移入槽207。当用户卡片221处于正确位置时，轴60才能转动，轴60的单独转动(通过相配合的手柄)以开启锁。

如果希望的话，一旦柱销211设置在滑板206的通道203内，在安全的开启位置，用户卡片钥匙221能够同锁紧机构一起去掉。

图6中所示的用户卡片221最好还包含一个磁条，以便用在还需要其它情报的场合，或者可能的情况下，其它锁紧机构也能结合在本发明的机械锁紧机构中，孔222的布置允许磁条的存在，而不减少编码数目。

可能的变化包括预置一个插栓装置，用来一般性的操作该锁和锁死装置，使锁栓板210穿过两倍长度的位移，以确保锁202锁死。

当锁不变时，可以通过改变滑板206的组合来改变锁的编码。锁紧机构202最好有7或8个滑板206。锁紧机构202带有任何数量的滑板都能工作。然而，较小数目将导致可能的编码数目的减少，和安全水平的降低。

本发明的一个优越性在于卡片不会磨损，而锁机构也不会由于卡片的插入运动而磨损。仅当凸轮轴60转动时才会发生磨损，但这不会将任何力传递到卡片上。

如图9和图10所示的本发明的第二实施例允许使用阶梯形板装置，同时提供一个用编码卡片简单地变换锁码过程。

参照图9，大致示出了锁220，它具有编码卡片底座247，底座247通过槽263、264中的销253、254固定。编码卡片接收装置240设置在底座247上，并适合于接收编码卡片244。

板组件249包含一组滑板242，滑板242在其上表面是有预定的阶梯形轮廓，如参照图5至图8所描述的。然而，根据本实施例，每个滑板242还包含从阶梯形轮廓上表面上伸出的突出部245，该突出部在编码卡片接收装置中能镶入相应的槽256。

编码卡片包含一组槽或孔265，其预定的轮廓与滑板242上的一组突出部的轮廓匹配。

用户卡片221，如前面描述的具有槽222，这些可以是所希望的任何形状，但最好是正方形或者长方形，当相应于滑板242的阶梯部正确放置时，这些槽允许阶梯部向上移动，直到阶梯部不能再前进。

弹簧形式加偏压装置248，在滑板的方向上给编码卡片接收装置245加偏压，如果与用户卡片221相应的编码卡片244被放入接收装置243中，锁即可开启。

与图4相似，图10表示了一种优选的锁的外形。盖板255相对于锁主体可以滑动，并提供了增强的安全措施，它对编码卡片244的错误插入起一个阻挡件的作用。盖板255可以由用户卡片221操作和开启，仅仅在正确的用户卡片221插入用户卡片槽85时允许编码卡片244进入接收装置243。插栓机构75可以是任何适当的形式。

联锁机构的操作将描述如下。

用户卡片221插入槽85，通过手柄63转动凸轮装置246，最好是逆时针的。滑板242的阶梯形部分向上插入用户卡片221上的槽222，使滑板242再水平对直。另外，再对直的滑板组件249在滑板242上形成了一个特殊形状的突出部245。这样，用户卡片221减化了所希望的凸缘编码的形式。

在正确的用户卡片和滑板编码匹配的基础上，盖板255滑开，允许编码卡片244插入卡片接收装置243。编码卡片244有一个预定的冲压的形状，当凸轮装置再转动时，该形状的轮廓同突出部245形成的编码对直。

如果将正确的编码卡片244插入槽243，弹簧248将卡片接收装置243偏压向突出部245。匹配时，突出部245将穿过卡片244，允许凸轮装置继续转动，并简化锁的开启。

如果出于某种原因，需要或希望改变锁码也是可以实现的，改变编码卡片244的方式简单，以便与新用户卡片编码相对应。

利用本发明原理的锁的另一个例子将参照附图11进行描述。这一例子是实施本发明的典型。

图11表示了和图9大致相同的锁机构300，使用了类似形式用户卡片221和编码卡片244。

滑板组件360包含可选择的左滑板362和右滑板361。前滑板369和后滑板360在其结构上与其它板稍有不同。如下面将要描述的(见图15)。

编码组件301包含一个用于接收编码卡片244的底座308容纳相应锁302、303的槽306、307、齿305和凸件304。销302、303是锁体的一部分，为了更清楚起见，销302、303没有表示出来。

主板组件360设计成相对于编码组件杆301上、下移动，并且滑板组件360带有凸轮装置320。锁板340平行于板组件350放置，并且带有同齿305相应的齿342。

凸轮装置320(见图16)带有用来安装把手的孔328，用来分别使板组件350上升和下落的凸轮322和324以及分别用来使锁板组件上升或下落的凸轮323和321。

可以理解，对于正确操作的实现，编码卡片244和用户卡片221要正确地插入其各自相应的位置，且它们必须是相对应的一对。

使用中，转动凸轮装置320，使凸轮322同扇面352(左侧看不到)接合，扇面352同齿351啮合，并且开始推起主板组件350。通过每个滑动板上的可压缩的销363和滚子364开始举起滑动板组件360。可以理解，(在一定的位移之后)滑板361、362的阶梯部分309进入用户卡片221上的槽中，然后滑板停止继续向上移动。这将使滑板361，362右侧上的突出部形成一种特殊的形态。

同时凸轮323抵住锁板340，使其向上向左移动，并且通过弹簧345移动编码组件301。

因此，可以看到，在滑板361、362接合用户卡片的同时，编码组件301向左向上移动，并形成突出部367的一种形状。如果突出部367的形状和编码卡片上的槽265匹配，两部分继续其相对运动，突出部367进入槽265中，锁完成其到开启位置的运动。

然而，如果突出部367中的任何一个处在错误的位置，编码组件301的位移被阻挡，弹簧345压缩，齿305和342啮合，以阻止移动。需要强调的是，很小的力就足以实现这种啮合，以便使编码卡片244只出现很小的磨损或没有磨损。

而且，传递到用户卡片221上的力非常小，仅仅是滑板361，362微小的向上位移。

最好，滑板361、362以及尽可能多的机构支架是由比较硬的塑料制成，例如，有机玻璃。

凸轮装置320、锁板组件340的锁紧操作部分以及编码底座301最好由金属合金制成，以防止断裂。

最好装置上带有把手(未示出)，用来转动凸轮装置320，过大的力会使把手打滑，而不会损坏机构。

当把手转动时，扇状物352和齿351举升机构，并提供一个平稳运动。

当释放把手回到初始位置时，凸轮321使与适合的槽(未示出)接合的锁板返回，凸轮323使主锁板组件350降低。

滑板361、362上的销363的操作对于功能上实现高可靠锁是非常重要的。

当销363在槽370中上升时，滚子364、365在销上保持一定压力，并且被销363向外的回弹力压入槽370的上部375。在销363运动的最后，这个力消失，滚子364、365可以下落到槽的下部344，前滑板369和后滑板368上的附加销371在向下的运动之前保证了这一动作的发生。

在图11所示的实施例中，只要正确的卡片被接合，编码卡片就可以更换，然而本发明很适合于用户的开启。很多可能的钥匙可以和任何给定的编码卡片匹配，特别是最初的钥匙，并且可方便用(各种)户主钥匙。卡片上的槽和尺寸的选择越多，卡片产生的可能性越大，编码卡片上最好带有虚设槽，这样就另外增加了偷操作该锁的难度。

在户主上锁的环境下，例如，旅馆中，仅希望被授权的人能够更换编码钥匙。使用一个带有用户钥匙的装置，锁有两个开启位置，仅其中一个允许编码卡片244移出，在滑板369上的H形开口与盖板380内的槽匹配的情况下，允许该装置。普通的用户钥匙将销留在H形的左臂的顶端、底端。户主钥匙将销留在中部，以便盖板380能够滑回(见图12、13)以及编码卡片更换。

图12、13所示的锁还具有保密特征。如图14中所表示的，用户卡片一旦插入室内的槽，它接合销381的水平端，销向外突出，以标志一个所希望的保密。它还接合一个小的突出部，该突出部阻止其它卡片或者初始卡片的整体插入。户主卡片还带有一个与突出部对应的凹槽，以便在需要的时候解除保密要求。

用户卡片和编码卡片可以由任何合适的材料制成。但是，通常用于制作信用卡的塑料材料是最好的。

可以理解，尽管所示的实施例涉及一面开启装置，如果希望的话，本发明也适合于从锁的两面开启。还应该指出的是，该机构还能够制造成适合于左手或者是右手开门。

卡片可以由任何合适的装置制成，但最好是用计算机控制的冲切系统。

本发明特别适应于金融或者工业场扬，例如：旅馆、办公室、工厂、学校等类似的地方。然而，它不适合于家庭使用。尽管所描述的实施例涉及到门插栓的应用，本发明同样可应用于任何形式的锁，只是尺寸和形状的改变。

Claims (17)

1.一种利用用户卡片(10，221)开启的锁机构(15，220，300)，该用户卡片具有由贯通的开口(11，12，222)构成的形状，而上述锁机构包括多个大致平行且可以相互滑动的板(20，242，360)，至少上述一部分板上具有用于插入用户卡片上的开口(11，12，222)内的凸体(22，209，309)以及能够用来释放锁机构(15，220，300)的装置(25，245)，该机构特征在于设有相应于上述用户卡片(10，221)的编码卡片(40，244)以限定一编码轮廓，上述用户卡片上的开口呈槽(11，12，222)的形状。上述用来释放锁机构的装置包括接合编码轮廓的装置(25，245)，在上述用户卡片(10，221)和编码卡片(40，244)插入锁机构后，可操作锁机构沿垂直于用户卡片平面的方向使板(20，242，360)滑向用户卡片并将凸体(22，209，309)插入相应的槽(11，12，222)中，上述锁机构仅当用户卡片(10，221)使得上述板移动以至接合编码轮廓的装置(25，245)正确定位以接合由编码卡片(40，244)限定的轮廓时才被释放，而上述编码卡片可以更换以改变锁机构的锁码。

2.按照权利要求1的锁机构，其特征在于所述接合编码轮廓的装置包括从至少部分板上伸出的突出部(25，245)。

3.按照权利要求1的锁机构，其特征在于编码轮廓由编码卡片(40，244)上的多个槽(41，265)来限定。

4.按照权利要求2的锁机构，其特征在于编码轮廓由编码卡片(40，244)上的多个槽(41，265)来限定。

5.按照权利要求3的锁机构，其特征在于台阶部分(209，309)具有这样的形状，它使得其插入用户卡片(221)的相应的深度依赖于用户卡片上相应于台阶部分通过的槽(222)的长度。

6.按照权利要求4的锁机构，其特征在于台阶部分(209，309)设在板(242，360)的一边缘上，而突出部(245)则设在板的另一边缘上。

7.按照权利要求6的锁机构，其特征在于台阶部分(209，309)可设置在板(242，360)一边缘的不同位置上。

8.按照权利要求7的锁机构，其特征在于带有台阶部分的板(242，360)设置成使可替换的板(361，362)具有相对设置的台阶部分(209，309)。

9.按照前述权利要求之一的锁机构(300)，其特征在于包括板组件(350)和锁板组件(340)，上述组件通过用户操纵手柄带动凸轮机构(320)来控制。

10.按照权利要求9的锁机构(300)，其特征在于上述手柄对板组件(350)具有机械缓冲作用，使得仅有有限的力可以传递到用户卡片(221)上。

11.按照权利要求9的锁机构(300)，其特征在于还包括一接受编码卡片(244)的编码组件(301)，使得当用户卡片(221)和相应的编码卡片(244)插入锁机构时，机构动作并移动锁板组件(340)，接着通过弹簧(345)移动编码组件(301)，使锁板运动到开锁位置。

12.按照权利要求11的锁机构(300)，其特征在于锁机构可操作来转动板组件(350)，通过可压缩的销(363)升高板(360)，使得台阶部分(309)尽可能地插入用户卡片(221)上的孔(222)中，然后板(360)停止运动。

13.按照权利要求1至4之一的锁机构(15)，其特征在于还包括多个可沿平行于用户卡片(10)的平面的方向相对滑动的板(31)以及启动开锁的装置，该装置包括形成在上述至少一部分板的一边缘上的槽(32)，使得编码卡片(40)的插入移动板(31)在户主槽(32)的一种形状并限定出编码轮廓。

14.按照权利要求1至8之一的锁机构(15，220，300)，其特征在于产生卡片插入后，编码卡片(40，244)可以拿掉或更换。

15.按照权利要求3的锁机构(15，220，300)，其特征在于编码卡片(40，244)具有虚设槽。

16.一种带有多个通孔的用于权利要求1所述的锁机构(220，300)的用户卡片(221)，其特征在于该孔具有大致矩形的槽(222)，槽的纵轴线大致垂直于卡片的插入方向，台阶部分(209，309)的插入深度依赖于槽的长度。

17.按照权利要求15的用户卡片，其特征在于还包括操作磁卡阅读器的磁条装置(223)。

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