CN1066236C - 机电密码锁 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种由传统双保险机械弹子锁与现代电子密码锁有机而巧妙地融合在一起的机电密码锁。其钥匙外形与普通机械钥匙相似，开锁方式与传统机械锁开锁方式完全相同，极为简便，老幼皆宜。然而，其防盗性能却是当前一般电子锁和机械锁望尘莫及的。

该锁编码量是机械编码量与电子编码量的乘积，高达几个亿不重码，电子密码是制造厂一次性固化在钥匙柄内的，保密性极强。在产品流通领域的各个环节均无泄密的可能，它是当前制锁行业的换代产品。

Description

机电密码锁

本发明涉及了一种机电密码锁，它可广泛应用于千家万户的门锁、宾馆客房、金库……等保安级别较高的场所。虽然该机电密码锁防盗性能十分优越，然而操作却方便得与使用普通机械钥匙开锁模式毫无差别的地步。

现有技术的密码锁，有历史悠久并至今仍被世界各国人民所普遍接受的仅靠机械编码的普通机械弹子密码锁。(当今普遍使用的机械弹子锁、其钥匙之槽和齿与锁头的槽和弹子实质就是机械编码的密码锁)有采用现代先进电子技术并仅进行电子编码的电子密码锁。但迄今为止，经检索和审查，尚无发现有本发明所提供的将机械编码与电子编码有机而巧妙地融合为一体的机电密码锁问世。该机电密码锁集机械密码锁和电子密码锁优势于一体，并充分发挥了机电一体化设计后才可能派生出来的独一无二的防盗优势。机械编码的弹子密码锁，开锁时必须具备开锁的法宝——钥匙。钥匙外形简单直观。如果用户请人用电子配匙机配匙，显得方便而决捷，这正是方便用户的一面。而不法之人欲配匙却困难重重。因为用电子配匙机配匙必须具备钥匙原形，而如果偷了用户的钥匙去配，便很易被主人发现，风险太大。用橡皮泥印的钥匙模型又不能用电子配匙机配匙。则用电子配匙机配匙快捷、准确的优势在窃贼身上便不易发挥作用。如果根据橡皮泥印的钥匙模型请人用手工配匙，不仅易引起他人怀疑，而且慢而配匙误差大，不易一次成功。这种人工配匙方法往往要与锁头一起配，并多次修配才能成功。而窃贼既然是偷窃，则不可能将锁头一同拿去配，更何况，如果能把锁头卸下来哪里还需要配什么钥匙呢！他们更不可能把钥匙毛坯拿到人家门口去配。行窃次数越多，风险便越大。可以想象，如果窃贼拿了橡皮泥印的钥匙模型去配，则因配匙误差大，一时不能得手，则风险增大是必然的。因此说，机械钥匙配匙容易是在正常情况下而言的。在上述以偷窃为目的去配匙就没那么容易了。这正是显示普通机械弹子密码锁优越防盗性能的一面。使机械弹子密码锁经久不衰，甚至科技高度发展的今天，仍被世界各国人民所普遍接受和欢迎。

但是由于机械弹子密码锁编码量太小，它主要是靠五个弹子的高矮排列组合来进行编码。编码量有限。据了解，每一百把锁中就会有几把是重码的。既便是这样锁厂也已费了九牛二虎之力，这也是制锁厂面临的一个挑战。机械弹子密码锁编码量过小，重码量大，从这一角度分析，其防盗性能还不够理想。

随之而发展起来的具有现代化特征的海量编码的电子密码锁，它们编码量大，有的甚至密码可根据用户需要随时变更。这类电子密码锁开锁时要求操作者按规定的顺序、在规定的时间内、操作完安装在门上的规定数量的按钮才能奏效。用这样的开锁模式来操作，开锁时手中不必具备开锁的法宝——钥匙。装在门上的键盘取代了传统机械弹子密码锁手中的钥匙。从不用携带钥匙这一点而言固然是方便了用户，然而不可否认，也给窃贼造成了可乘之机。因为他们只要知道了密码，便只需费举手之劳，罪恶行径便可得逞。诚然，密码记在脑海中，这种形式是极秘密的，它听不见，摸不着，看不到。但只要开锁，这种看不见，摸不着，听不到的形式便转变为看得见，摸得着的形式了，泄密也就在所难免。因为俗话说，外贼好挡，家贼难防。这家贼当然就是泛指了解、熟悉用户家里情况而又居心不良的人。时间稍长，只要他们想知道密码总是有办法的。他们可以向家中小孩套取密码，也可在主人开锁时暗记密码。而密码被人窃取了主人是不易察觉的，因为它只是一种无形信息，不象钥匙被窃容易发现，待主人发现泄密时往往都是被窃已成事实了。

另外，由于这类密码锁之密码从厂家出厂至产品总代理，从总代理至一级、二级、三级批发，从各级批发到零售商，这些产品流通领域的每一个环节，他们都知道自已所经营的这些锁的密码。泄密渠道太多，查都不好查。

另这类电子密码锁操作过分繁琐，老幼不宜。如果使用密码可变的电子锁则如更换密码多了，记忆这一长串枯躁无味的数字来也都是十分伤脑筋的事，要使其进入千家万户、使老幼使用均得心应手就更难了。

虽然现有遥控密码锁问世，其防盗性能是较好的，但在商品流通领域各环节依然有泄密的可能。由于遥控器自身具备键盘，体积相对较大，携带不便，操作同前一样繁琐，更主要的缺点是它自身必须携带电源。如有一天半夜三更出差回家，因遥控器里电池电压下跌致使门打不开，而此时商店又关门了，岂不大大扫兴。到那时可真是叫天天不应，叫地地不灵了。

欲使电子密码锁全面推广应用，不但要考虑防盗性能，而且要考虑其经济性和方便性，更重要的是要考虑可靠性。由上述分析可知，需自身携带电源的遥控方式可靠性是不高的。

本发明的目的在于提供一种集机械密码锁和电子密码锁优势于一体的机电密码锁。其密码钥匙既含有机械编码的机械钥匙，在其钥匙柄内又含有电子密码，而且密码是预先一次性固化在该密码钥匙柄内的，在产品流通领域的各环节均无泄密的可能。二者一体化设计的机电密码钥匙，小巧玲珑，携带方便，自身不必携带电源。其编码电路所用电源取自锁头中译码电路。电源采用主辅电源结构，即使停电也能可靠工作，并由具有自动恒流充电和防过充保护的充电设备，来确保应急电源长寿命高可靠地工作。操作十分简便，与使用传统机械钥匙开锁无丝毫差别，但海量编码的高保密性却已在其中了。用户只需看好自已的钥匙便可高枕无忧了，不必去记忆枯燥的长串密码数字，也不必为密码泄漏而担心受怕。

本发明的目的是以如下方式达到的，构成该种机电密码锁，其特征在于包含有机电密码钥匙、机电密码锁体和电源。

所述机电密码钥匙之钥匙柄形状空腔内有一被绝缘材料一次性固化在里面的编码电路。该钥匙柄径向连接有一轴向的园柱体信号输出装置，该园柱体信号输出装置外曲面镶有两个导电触头，该二触头分别与钥匙柄内编码电路之电源一端和密码输出端相连接。在该园柱体信号输出装置轴向另一端连接有机械钥匙，其金属体与机电密码钥匙柄内编码电路电源的另一端相连接。

所述机电密码锁体由机电密码锁头、电磁铁、具有滑极的方舌锁栓、斜舌锁栓及其拨叉和把手、译码驱动电路板和壳体等组成。

所述机电密码锁头由普通机械弹子锁头和在该锁头轴向匙孔端有机连接的电子密码接收装置组成。电子密码接收装置上有一与该机械弹子锁头之锁芯同轴的密码接收管道，在该管道轴向不同机械位置上有两个径向弹性触头。当所述机电密码钥匙插入所述机电密码锁头时，该两个径向弹性触头可与机电密码钥匙园柱体信号输出装置外曲面的两个导电触头对应接触，同时机械钥匙金属体与机械锁头金属体对应接触。当将对应编码电路电源端和输出端的径向弹性触头引出片和机械锁头金属体分别接译码电路相应电源端和输入端时，译码电路之直流电源，便通过机械钥匙金属体和机械锁头金属体的接触及电子密码接收装置上径向弹性触头和园柱体信号输出装置上之对应导电触头的接触，加到机电密码钥匙柄内编码电路相应电源端。于是编码电路输出之密码便通过连接所述编码电路输出端之园柱体信号输出装置上导电触头与所述电子密码接收装置上对应径向弹性触头的接触而加到译码电路输入端。

所述机电密码锁体中，电磁铁位于方舌锁栓滑板上方。平时其园柱形衔铁挡位滑板上移。只有当电子译码成功，其衔铁才解除这种阻力。而可随机械锁芯旋转的偏心凸起则位于方舌锁栓滑板的下方。开锁与闭锁时靠上述偏心凸起去推动滑板上移，只有机械钥匙之槽和齿与机械锁头之槽和弹子高矮相吻合时，偏心凸起才能旋转，才具备了推动滑板上移的原动力。当滑板上移至其自身半园弧状凸起不再挡住固定于锁体外壳上的园柱形限止杆作相对横向移动时，偏心凸起将继续推动方舌锁栓主体下边沿的半园弧状凸起边缘、推动方舌锁栓横向移动。继而推动斜舌锁栓拨叉，并进一步推动斜舌锁栓向开锁方向横移。

由上述可见，机电密码锁与现有机械弹子锁和一般电子密码锁相比，在防盗性能和操作方式上有其突出的优点。

机电密码锁，如果其钥匙槽与锁芯槽不吻合时，钥匙根本无法插入锁芯。由于机电密码钥匙园柱体信号输出装置的轴线与其机械钥匙纵向的平面中心线并不重合，二者有严格的相对位置。否则既使机械钥匙之槽和锁芯之槽相吻合，机电密码钥匙之园柱体信号输出装置亦不能插入机电密码锁头之密码接收管道，不但机电密码钥匙园柱体信号输出装置上之触头不能与电子密码接收装置中对应之径向弹性触头相接触，从而使电子译码器无法译码，而且机械钥匙也不可能完全插入锁芯，机械译码器也将无法译码。另外既使机电密码钥匙完全插入锁芯，还必须同时在机械位置上确保园柱体信号输出装置上之触头和电子密码接收装置之径向弹性触头按严格对应关系可靠接触，这一苛刻条件，实质上也是一种机电一体化设计后而派生出来的新的编码，称之为机电一体化效果编码。由上述分析可见，只有上述较简单的机械编码(即钥匙槽与锁芯槽相吻合)和机电一体化效果编码均译码成功，才能进一步对较复杂的机械编码(钥匙之齿和锁头弹子高矮相吻合)和电子编码进行译码识别。上述四种编码，只要其中一种译码失败，锁便无法打开。而其编码量高达几个亿，远大于当今任意一种电子密码锁之编码量。因此这种锁的保险系数是相当大的。但其结构却并不复杂，操作简便得与使用普通机械钥匙开锁没有丝毫差别的地步。又由于其供电电源采用了主辅双电源结构，使可靠性得以进一步提高。

图1是机电密码锁体结构示意图；

图2是机电密码锁结构框图；

图3a是机电密码钥匙结构示意图；

图3b是译码驱动电路和电源电路原理图；

图4是机电密码锁头结构示意图；

图5是方舌锁栓结构示意图。

现结合附图、详细说明本发明实施例如下：

由图1b可见，机电密码锁含有两套完全相同的机电密码锁头9A与9B。安装时9A锁头置于房外，用于锁门、开门之用。9B锁头则置于屋内，用于在屋内进行反锁与开锁之用。而机电密码钥匙1针对这两个锁头而言却是通用的。

机电密码锁框图见图2所示，由图2可见，机电密码锁由机电密码钥匙1、电密码锁体2和电源28三部分组成。其中机电密码钥匙1由机械钥匙8和电子编码电路4组成。机电密码锁体2由机电密码锁头9、驱动器42、电磁铁10、可随锁芯旋转的偏心凸起24B、24A、滑板23、方舌锁栓11和斜舌锁栓12组成。而机电密码锁头9又由机械弹子锁头17和电子译码电路29组成。电源28由主电源43、辅助电源44、主辅电源转换器45和稳压电源46组成。

从图3a可见，机电密码钥匙1由普通机械钥匙8和具有导电触头的园柱体信号输出装置5及预先一次性固化有以大规模专用编码IC为主体的编码电路4的钥匙柄3所组成。编码电路的输出接园柱体信号输出装置上其中一个触头6或7，编码电路的正负电源端则分别接园柱体信号输出装置上另一个触头7或6和机械钥匙金属体。

由图1可见，机电密码锁体2由机电密码锁头9A、9B、电磁铁10、斜舌锁栓12及其拨叉13，具有滑板的方舌锁栓11、译码驱动电路板15和壳体16等组成。

由图4可见，机电密码锁头9由机械弹子锁头17和与该锁头有机结合的电子密码接收装置18及以译码IC为主体的译码电路29等组成。电子密码接收装置18有一密码接收管道19与机械弹子锁头之锁芯30同轴，并在该密码接收管道轴向不同机械位置上有两个径向弹性触头20甲和20乙，并用金属片21M和21N由电子密码接收装置侧后方引出。其中触头引脚21M或21N接译码电路29输入端。另一触头引脚21N或21M及机械弹子锁头17之金属体分别接译码电路的正负电源端。译码电路29的输出经驱动器去驱动电磁铁。这样当机电密码钥匙插入9A、9B任意一个锁头时，由于一方面机电密码钥匙园柱体信号输出装置上之触头6、7与电子密码接收装置之径向弹性触头20甲、20乙相接触，同时机械钥匙金属体与机械弹子锁头金属体相接触。因此机电密码钥匙柄中之编码电路因获得了直流电源，于是其密码通过相接触的触头经射随器T₁输入译码电路的输入端，如果译码成功，译码输出端便呈现高电平，并通过驱动级去驱动电磁铁工作。编、译码电路均以大规模专用IC为核心。射随器T₁在这里起编码电路输出与译码电路输入之间的隔离作用。其原理见图3b所示。

为叙述方便起见，下面对方舌锁栓的结构和工作原理加以简要说明：

方舌锁栓由图5a所示之滑板23和图5b-图5d所示之方舌锁栓主体31组成。

图5a所示为一块在其中央具有一排半园弧状缺口32和凸起25的滑板，打斜线和井线的部分为挖空部分。图5b-图5d所示为方舌锁栓主体，它由铜制锁舌33和连接该锁舌之锁栓主体31组成。锁栓主体上有一长孔34(见图5b打斜线部分)。锁栓主体下边沿同样有一排半园弧状缺口35和凸起27，以供偏心凸起24B将力作用于该凸起边缘而推动方舌锁栓左右移动用。锁栓主体上面铆有一字形金属框架36、该字形框架与锁栓主体间形成一长方形扁孔37，见图5C-图5d，其下边沿也有一排与锁栓主体下边沿完全相同的半园弧状缺口35和凸起27，并一一对应，以供偏心凸起24A将力作用于该凸起边缘而推动方舌锁栓左右移动。见图5d。

当将图5a所示滑板沿图5b所示箭头插入图5b所示长方形扁孔37中时，可知滑板自身只能作上下运动，而不能单独左、右移动。欲左右移动只能随方舌锁栓主体一起左右移动。当一园柱形限止杆26固定于滑板半园弧状缺口32中时(见图5e所示)，便通过滑板自身半园弧状凸起25挡住了滑板左右移动，致使方舌锁栓11不能左右移动。当将滑板上移，使限止杆26从滑板半园弧状缺口32中滑出，并进入滑板井线部分与锁栓主体长孔部分的重叠区时(见图5f)，方舌锁栓便可带动滑板一同左、右移动。

为叙述方便，下面仅以在屋内将已反锁的门打开为例，简述开锁的工作原理。

参见图1a，平时，滑板在弹簧39A作用下停留在下方，当机电密码钥匙1插入机电密码锁头9B后，机、电便同时而又分别进行译码识别。如果这时机械译码器译码成功，钥匙便可拖动锁芯旋转，同时带动偏心凸起24B一同旋转。该凸起24B顶住滑板下边沿40，并克服弹簧39A之弹力，使滑板向上运动。这时，如果电子译码器译码失败，则由于电磁铁10不工作，其园柱形衔铁22挡住了滑板的上边沿41，使滑板上移受阻。这时因固定于锁壳体上的园柱形限止杆26通过滑板自身半园弧状凸起25挡住了滑板右移，从而使整个方舌锁栓不能右移。如果电子译码器译码成功，则电磁铁10工作，其园柱形衔铁22向入纸面方向运动(如电磁铁不工作，则衔铁将在电磁铁自身弹簧作用下推动衔铁向出纸面方向运动，此运动方向标定均以图1a来说明的)，不再挡住滑板上移，但如果这时机械译码器译码失败，则钥匙将不能带动锁芯旋转，也就不能靠随锁芯一同旋转的偏心凸起24B去推动滑板的下边沿40使滑板上移，结果限止杆26还是通过滑板自身的半园弧状凸起25挡住了滑板右移，导致方舌锁栓无法右移，锁还是打不开。

因此，机电密码锁只有在机械译码器和电子译码器二者译码均获得成功，才能使滑板上移，使限止杆进入滑板半园弧状凸起下方的大面积空隙(即图5a中画有井线的部分)与锁栓主体之长孔34的重叠区，滑板半园弧状凸起25不再阻碍自身右移，结果由随锁芯旋转的偏心凸起24B推动滑板下方虚线所示锁栓主体下边沿之园弧边沿27之侧边缘使方舌锁栓连同滑板一起向右(开锁方向)移动。当锁芯带动偏心凸起24B连续旋转时，方舌锁栓便全部缩入壳体内。这时，如果再用手向右拉动斜舌锁栓把手14时，斜舌锁栓也将全部缩入壳体内，反锁的门便打开了。

当在屋内要反锁时，原理与上述相同，不再赘述。这里要说明的是，当在屋外锁门与开门时，原理与上述在屋内开门时一样，只不过开门时其方舌锁栓和斜舌锁栓向壳体内运动全部靠插入锁头9A的机电密码钥匙驱动。当在机电密码钥匙的推动下，使方舌锁栓全部缩入壳体内后，继续向原方向旋转钥匙，则偏心凸起9A(图中未画出，与偏心凸起24B基本一样)，将推动拨叉13，由拨叉13克服斜舌锁栓上的弹簧39B的弹力，推动斜舌锁栓缩入壳体内，锁便被打开了。这一点与在屋内直接靠手去拉动斜舌锁栓把手14驱动斜舌锁栓12缩入壳体内是不同的。

电源电路工作原理叙述如下：(见图36所示)平时，220伏经变压器B降压、D₂整流、C₂滤波后，一方面向机电密码锁头之驱动电路提供电源、另一方面经稳压后向译码电路提供电源、此时由于主电源侧通过电阻R₆和LED给晶体管T₄建立了正向偏压；使晶体管T₄饱和导通，开关IC因控制极电压小于开启电压而关断，此时系统供电由市电保证。

当市电停电后，T₄因失去偏压而截止。此时辅助电源侧电阻R₄、R₅对蓄电瓶分压，使开关IC控制电压达到开启电压而导通，因此这时系统改由应急电源供电。此时因二极管D₅的存在，蓄电瓶经开关IC输出之电压，不能使T₄建立正向偏压，从而确保开关IC开通。

平时由可控硅SCR、R₂、R₃、W₁、W₂、C₁、D₃、D₄、T₃组成的自动恒流充电电路向蓄电瓶充电，当蓄电瓶电压缓缓上升，快到整定值时，晶体管T₃开始导通，可控硅SCR的导通角减小。使充电电流减小，直至可控硅SCR完全截止，充电便自动停止，并使蓄电瓶保持在预定电压值。当蓄电瓶电压下跌，T₃又趋向截止，可控硅SCR又重新启动。不过此时因导通角很小，充电电流也很小，对蓄电瓶具有保护作用。

Claims (6)

1、一种机电密码钥匙，包括有一个内部封装有一个电子编码电路的钥匙柄，一个机械钥匙，其特征在于所述钥匙柄与所述机械钥匙之间还设置有一个用于输送电源和密码信号的圆柱体信号输出装置，该圆柱体信号输出装置以绝缘材料为主体，并在其轴向外曲面不同机械位置上装有两个导电触头，所述编码电路的输出端和电源一端分别连接所述圆柱体信号输出装置上的导电触头，所述机械钥匙之金属体亦做为一个导电触头连接所述编码电路电源的另一端。

2、一种与根据权利要求1所述之机电密码钥匙相配合使用的机电密码锁体，包括机电密码锁头、方舌锁栓、斜舌锁栓、斜舌锁栓拨叉和把手、译码电路、驱动电路、电磁铁和壳体等，所述机电密码锁头，包括一个普通机械弹子锁头和与该锁头匙孔端轴向连接的具有导电触头的电子密码接收装置，其特征在于所述机电密码锁头中还包含有以大规模专用译码IC为主体的译码电路，所述普通机械弹子锁头是锁芯旋转式机械弹子锁头，所述电子密码接收装置，其上面有一个与所述锁芯旋转式机械弹子锁头之锁芯同轴的密码接收管道，在所述密码接收管道轴向不同机械位置上装有两个弹性触头，该二弹性触头能与插入该管道之所述机电密码钥匙之圆柱体信号输出装置上的导电触头对应接触，所述弹性触头分别由电子密码接收装置引出，分别连接所述译码电路的输入端和相应电源一端，所述机械弹子锁头金属体亦作为一个导电触头使用，连接所述译码电路电源的另一端。

3、一种与根据权利要求1和2所述之机电密码钥匙和机电密码锁体相配合使用的电源，包括主电源、辅助电源、主辅电源自动切换电路、自动恒流充电电路和防过充保护电路等，其特征在于主辅电源自动切换电路以大功率开关IC作为切换开关，其开通控制电压由辅助电源侧分压供给，而其关断控制则由电源输入测供给晶体管正向偏压使其导通，从而将开关IC控制电压箝在其开通电压以下而实现。

4、根据权利要求1所述之机电密码钥匙，其特征在于：所述编码电路所需之直流电源分别通过所述机电密码钥匙插入所述机电密码锁头时，所述圆柱体信号输出装置上连接所述编码电路相应电源端的导电触头和所述电子密码接收装置上之对应弹性触头的接触及所述机械钥匙金属体与所述机械弹子锁头金属体的接触而直接取自所述译码电路。

5、根据权利要求2所述之机电密码锁体，其特征在于：所述译码电路，通过所述机电密码钥匙圆柱体信号输出装置上接所述编码电路输出端的导电触头与所述电子密码接收装置上对应弹性触头的接触，而接收来自机电密码钥匙柄内编码电路输出的密码。

6、根据权利要求3所述之与所述机电密码钥匙和机电密码锁体相配合使用的电源，其特征在于：所述晶体管其正向偏压电路和所述主电源其输出端二者的连结点，与开关IC输出端之间用二极管进行反向隔离。

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