CN2299117Y - 具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁。一种结构是芯和芯套各由两个等矩形截面的正六面体分别制成独立整体,组成运动部件,内设有坐标位置可调整的弹子孔,静、动识别弹子复位弹簧等相关零件,构成一个二级识别机制。钥匙为矩形片,上有位置、形状,数量与锁内静、动识别弹子相匹配的异形孔。本实用新型具有钥匙重复性低,安全性高、工作可靠,外形尺寸与常规弹子锁接轨,价格相对低廉,各项指标优于常规弹子锁,综合指标接近电子锁的优异性能。

Description

具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁

本实用新型涉及一种具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，广泛适用于门锁、箱包锁、车锁、防盗锁、子母锁及特殊用途的高级锁具中。

据申请人所知：目前使用最多流行最广泛的是常规弹子锁。它是通过钥匙边缘上不同高度的三角形缺口来驱动锁芯内位置固定的芯弹子和套弹子跳动、并凭借其升降高来识别钥匙和锁是否匹配来启闭锁栓的。弹子的数量、弹子的长度和三角形缺口高的搭配变化的概率——即不同的钥匙的种数等于以弹子数为指数的弹子规格数的乘方。以门锁为例，设最长弹子和最短弹子之间有10种长度不同的弹子，钥匙单边缘开缺口的锁的弹子容量为5粒，则最大变化概率＝10⁵。十字形断面钥匙结构的门锁，弹子容纳量增至16、采用Ф2mm弹子，弹子规格数不超过8，其最大变化概率＝8¹⁶≈3×10¹⁴，虽有较大进步，但体积大、钥匙重、成本高，适应性窄，未受到广泛欢迎。常规弹子锁由于使用的人多，存在着严重的重复性，一把钥匙开几部自行车、几户房门，到一把钥匙开启几部汽车，是常有的事。由于常规弹子锁孔大，弹子同时是抵抗非常规开锁的承载部件而本身并不结实，例如用70年代以前谍工人员使用的小管加可调钢针工具可以在20分钟内打开相当精致的弹子锁，也可插入高强度钢片用10吋板手冲击扭动的办法直接破坏弹子、芯部。因而存在安全性问题。备受推崇的电子锁由于需用电、体积大、价格昂贵，不可能普及到常规弹子锁的应用面。

本实用新型的目的意在克服上述现有技术的不足之处，设计出一种能有效地克服上述缺点的外形尺寸能与常规弹子锁附件衔接的具有机械识别码的价格相对低廉的高性能弹子锁。

本实用新型的目的是按照如下方式实现：芯和芯套由两个等矩形截面的正六面体分别制成独立的整体、再插接组合成一对运动副，芯的中部为钥匙片缝；在芯和芯套上均设置有座标位置和数量相同的、中心线垂直矩形截面且比弹子孔截面大的矩形孔、在该孔位上按纵横两个方向填插标准插片，组成位置可变化的弹子孔；两侧面上具凸台及安装有限位导向簧片的锁芯，凸台卡接在外壳的沟槽中，芯的上、下等截面部分上分别安装有静识别弹子和动识别弹子，芯套上、下等截面部分上亦分别安装有与芯弹子相配合的套弹子及其内的复位弹簧和异型弹子举升碰块；静识别弹子是矩形截面的柱状体，一端为平头，另一端为侧视90°夹角的三角端，动识别弹子是以芯、芯套弹子孔矩形轮廓为界定的具有统一的限定静识别弹子回落高的“喉”部尺寸的多种形状的凹多边形的柱状体，与静识别弹子接触的端部有一小三角凹槽，与举升碰块接触的端有一个小三角形凸起，在举升碰块和套弹子端面上均插接有封板；钥匙为矩形片状、其上具有座标位置和形状、数量与芯内的动识别弹子相配合的异型孔。

具挠性的片状钥匙，按受锁的两级识别：钥匙上的弹子孔的座标位置与锁内弹子的座标位置一致，钥匙片上的异型弹子孔的形状与锁内异型弹子相符。

钥匙片上的异形弹子孔的“喉部”尺寸与静识别弹子的回落高度相匹配，限定静识别弹子的回落高。

可把位于芯套上的举升碰块的封板和对应壳体部分做成独立的具有快速启、闭的盖板。

芯也可为由两个等截面的半圆体组合，两个半圆体中间为钥匙缝，芯套为厚壁筒状体包络住锁芯，锁芯在具有异型弹子孔的片状钥匙带动下可在芯套中转动，动、静弹子通过旋转中心垂直于钥匙平面。

钥匙片上异型弹子孔的“喉部”尺寸为比静识别弹子孔直径缩小的同心圆的直径，直径的大小跟静识别弹子的回落高匹配，限定它的回落高。以此缩小直径的同心圆为基线向弹子孔圆辐射构成12角星形孔。按此12角星每角的大小，在同心圆的圆周线上按12个角的位置，布置不等分的若干个角的多角星。可构成多种形状截面的异型弹子和异形弹子孔。静识别弹子和套弹子均为圆柱体，静识别弹子与钥匙片接触的头部为圆锥体。

片状钥匙的厚度可小于0.5mm。

在锁的钥匙插入口区内的金属导引部分可为曲面通道。

套弹子的一端坐落在静识别弹子的平头端，静识别弹子的三角端坐落在动识别弹子的三角凹槽中，动识别弹子的尖头端坐落在举升碰块的凹槽内。

由于采用上述结构技术措施，使本实用新型具有钥匙重复性低(即高变化率)，防撬性强，安全性高，工作可靠，外形尺寸能与常规弹子锁接轨，价格能为多数人接受，结构紧凑合理，各项指标优于常规弹子锁、综合指标与电子锁相近等优点。

在下面将要叙述的实施例时还可看出其高变化率(即重复性低)和用途广泛等功能。

下面结合附图详述其静态结构和动态配合。

图1是本实用新型一种结构主视剖视图。

图2是钥匙9的主视图。

图3是图1中A-A剖视图。

图4是图1中B向视图。

图5是图1外壳剖开的俯视图。

图6是图1中弹子(4、5、8)和弹子举升碰块(13)关系放大示意图。

图7是图1中芯1放大立体示意图。

图8是图1中芯套2放大立体示意图。

图9是异形弹子和孔的截面基本型平面图。

图10是图9中基本型的半边形状互相交错搭配组合排列出不同的截面形状或弹子规格的示例的平面图。

图11是本实用新型芯和芯套的曲面滑动关系主视剖视图。

图12是钥匙9的俯视图。

图13是图11中A-A剖视图。

图中代号含义：1芯  2芯套  3芯套外壳  4静识别弹子  5芯套弹子(套弹子)6复位弹簧  7标准插片  8动识别弹子(异型弹子)  9片状钥匙  11芯限位导向簧片  12金属护屏  13异型弹子举升碰块  14带有制动爪的芯外壳螺帽15举升碰块和复位弹簧封板  16外壳固定在门上的夹紧帽  17标准锁栓盒  18标准弹簧定位片  19标准扭力传递杆  21芯复位助力弹簧  22异型弹子和孔的喉部  23夹板

实施例一：参照图1-图10，为了和常规弹子锁厂接轨，以用得较多的门锁级锁具为例说明之，如采用常规弹子门锁的主要附件——锁栓机构对接方式为例。锁外壳3内的一端通过芯复位助力弹簧21、芯套2、标准扭力传递杆19(定位弹簧片18将芯套2和扭力传递杆19连接)与标准锁栓盒相连，另一端通过金属护屏12及带制动爪的芯外壳螺帽14连接、并开有钥匙9的插入口。芯1和芯套2由两个等矩形截面的正六面体分别制造成独立的整体、再插接组合成一对运动副，芯的中部为钥匙9片缝。在芯1和芯套2上均设置有座标位置和数量相同的、中心线垂直矩形截面且比弹子孔截面大的矩形孔，在该孔位上按纵横两个方向填插数量不等的可以是若干种规格的插片7，构成位置可变化的弹子孔。两侧面上具凸台(方形或圆柱体)及安装(插接)有限位导向簧片11的芯1，其上、下等截面的部分上分别安装有静识别弹子4和动识别弹子8，与芯1为一体件上的凸台卡接在外壳3的沟槽中，芯套2上、下等截面部分亦分别安装有与芯1弹子(4、8)相配合的套弹子5及其内的复位弹簧6和异型弹子举升碰块13。在举升碰块13和套弹子5端面上均插接有封板15。钥匙9为矩形片状、其上具有座标位置和形状、数量与芯1内的动识别弹子8相配合的异型孔。芯1和芯套2是一对运动副，芯1可以在套2内沿轴向滑动，两个侧面被限位导向簧片11限定不能横向移动，芯1的两侧上具有两个凸起(方形或圆柱形)，象两个销子，卡在壳体3的键槽形的沟槽内，使得芯体1可以沿沟槽滑动，但不能转动。当两个凸起从沟槽中滑出来之后，芯体1就可以转动，并带动芯套2一起转动。在芯1和套2的主平面上设有12个座标位置固定的矩形孔，在每个孔内沿纵横两个方向插入若干标准插片7，排列出一个长轴方向和芯1轴线平行的小的矩形截面的弹子孔，调整插片7的位置可以在矩形孔内配排出多种座标位置不同的弹子孔。如设矩形孔为3×6mm，标准插片为0.2×3、0.4×3、1×3mm三种规格，弹子孔为2×3mm。每一方孔内可配排出96种不同的座标位置的弹子孔(即纵插片排列出16种变化，横插片排列出6种变化)。按有效平面为17×24mm计，则12孔座标位置的变化概率＝96¹²≈6×12²³，即可以对6×12²³种钥匙的12个孔的座标位置进行甄别。而钥匙9是矩形薄片，在平面上设有与芯1、套2主平面上的弹子孔的座标位置、数量相同的异形孔，可让截面相同的异形弹子通过。设异形弹子和孔的截面有27种基本型(图9)，将各基本型的半边形状互相交错搭配(图10)，可以组合排列出27²＝729种不同的截面形状或弹子规格。在12个弹子孔位置固定的情况下，将27²种弹子在各孔放置的组合排列率＝(27²)¹²≈2×10³⁴，即每一种孔位阵列的不同的异形弹子的组合排列模式都可以有2×10³⁴种变化，故钥匙或锁具有的弹子的组合排列的变化概率＝6×10²³×2×10³⁴＝1.2×10⁵⁸。这个变化概率足以覆盖世界人口在百年甚至更长的时间内各个领域用锁、保证钥匙不重复的需要而绰绰有余。

与常规弹子锁一样，锁对钥匙的识别是通过钥匙驱动弹子跳动来实现，不同的是本实用新型是接受两类工作状况不同的弹子的两级甄别，且第二类弹子(异型弹子)和外界是基本屏蔽的，即在锁外不通过匹配的钥匙按正常的开锁程序，用任何工具都不能改变这一类弹子的工作状况。静识别弹子4，有一个矩形截面，一端平直、另一端是侧视为90°夹角的三角形，可以在芯弹子孔腔或套弹子腔内滑动，当锁中无钥匙9时，静识别弹子4的三角端坐落在异形弹子8接触端的三角槽内，另一端的平面位于芯静识别弹子4腔内，和芯静识别弹子4的外轮廓截面一样的套弹子5的一端楔入到芯弹子4腔内，将芯1和芯套2栓住、使之不能相互滑动，锁呈闭锁状态。当钥匙片9插入锁孔时，钥匙片9的前端触碰静识别弹子4的三角端的侧面，把弹子4举升到钥匙片9的上平面，静识别弹子4的平头端楔入到套弹子5腔内，芯1和套2仍然不能互相滑动。钥匙片9继续前推，当片9上的孔恰巧位于静识别弹子4尖端之下时，芯弹子4在套弹子5复位弹簧6的驱动下下滑、进入钥匙片9的异形孔内。各异形孔的形状虽然不同，但有同样尺寸的“喉部”22，可以让静识别弹子4的三角端落入孔内，并统一限定静识别弹子4回落高度，让静识别弹子的平头端刚好与套弹子5端的交界面位于芯1和套2的同一交界面，这时芯1和套2之间可以滑动(一级识别)。钥匙片9再继续前推，片9端顶住芯1，把芯1也向前推动，芯1带着异形弹子8运动，异形弹子的尖端触碰套2上同一座标位置的凹三角槽碰块(举升碰块13)，而上升。当异形弹子8的形状、座标位置与钥匙片9上的异形弹子8的形状、座标位置一致时，异形弹子8楔入到钥匙片9的孔中，楔入高度等于钥匙片9厚(二级识别)。钥匙9带动芯1和两类弹子(4、8)继续无障碍地前进直到底端尽头。这时芯1两侧的凸台从外壳3的沟槽中滑出来，手扭转钥匙9、钥匙9转动芯块1、芯块1带动芯套2、芯套2通过扭力传递杆19驱动锁栓盒17内的锁栓，门即开启。门开启后，锁栓在锁栓盒内的弹簧驱动下复位，通过扭力传递杆把芯1、套2也旋回到旋转起始位置。手拉钥匙9在助力弹簧21的配合下回缩，钥匙片9的异形孔勾住异形弹子8把芯1拉回到最初的起始位置，继续向外拉钥匙片9、其上的孔缘触碰静识别弹子4和动识别弹子(异型弹子)8的捣角，把静识别弹子4举高，同时把异形弹子8迫入举升碰块13的凹槽中，钥匙9被解脱。把钥匙9拉出后，各静识别弹子(4)的三角端回落到异型弹子8的凹三角槽内，套弹子5在复位弹簧6的驱动下重新楔入芯1的静识别弹子4的孔腔内，锁即回复到闭锁状态。如果钥匙和锁不匹配，当钥匙插入钥匙孔腔后，钥匙片上的任一孔的位置与芯、芯套平面上的弹子的位置不一致，该孔位的弹子就把芯和芯套栓定，锁不能开启。由于是在芯静止状态时的识别，故称为静态识别或一次识别。当静态识别或座标识别被“认可”，芯和芯套可以互相滑动时，尚要接受钥匙上异形孔是否与锁内异形弹子形状一致的验证，如果孔型不对，异型弹子不能通过钥匙孔，异型弹子被封阻在原位，芯的运动被“咬死”、芯不能运动，锁仍然不能开启。因为是在运动过程受验证和受孔型的检验，所以称为动识别或孔型识别或日二次识别。

本实用新型可只选一种规格的异型弹子，把弹子的座标位置固定，一把钥匙按该种异型弹子形状保留12个孔，其余的钥匙按弹子数的一半，即6，在12个孔位范围中进行组合，产生924种不同的组合阵列的钥匙，就构成母钥匙的覆盖面达到924种的子母锁体系，即一把母钥匙可以开启924种子钥匙能够开启的锁，而子钥匙只能各自开启与它们匹配的那一把锁。母钥匙的种数等于芯、芯套弹子孔座标位置的变化率，即6×10²³。如果不考虑与常规弹子锁的附件的衔接，把钥匙的厚度压缩到0.5mm以下，锁芯的外形设计可以变得更紧凑、更流畅、更容易与装备锁具的背景相融合(特别是汽车门锁)，同时在安全性和钥匙的便携性方面有新的提高，例如把金属材质的外壳的引导钥匙的通道加工成带有弧度，挠性钥匙可以自由通过并正常工作，而刚性物件均不能进入。

本实用新型还可以把芯盛装异形弹子的那半个部分设计成可在芯体中横向滑动若干个工位的“抽屉”结构、这几个工位分别为几种布局不同的异型弹子区，并装备有等量的与之匹配的几把不同钥匙。持锁人通过连杆机构，可以在门内选择这几种工位中的一处和匹配的钥匙，定期更换或在紧急(如遗失)情况下迅速使用新的钥匙。也可把位于芯套上的举升碰块封板和同区位的外壳部分做成独立的可以快速开合的结构、预配有限数量异型弹子布局不同的钥匙、按预配图形在需要时更换异型弹子的位置，就可轮换使用有限编码不同的钥匙。

本实用新型还可以在高级别的锁具中，只将芯的动作传递给电器开关、由电来驱动控制一套或几套电磁电/机转换系统，再开启或闭合主锁栓。这样开锁的力需要减至最小(仅用于拨动电开关)，即可把塑料钥匙片做得很薄、甚至与穿孔卡材质通用、把钥匙插入口的金属导引部分做成曲面通道，更具隐蔽性和安全性。

实施例二：在结构基本不改变的情况下，把锁芯和芯套之间在平面上的滑动关系变为曲面滑动关系。参照图11--13，即芯1为由两个等截面的半圆体制成的整体，两个半圆体中间为钥匙9缝，芯套2为厚壁筒状体包络住芯1，芯1在具有异型弹子孔的片状钥匙9带动下可在芯套2中转动，动(8)、静弹子(4)通过旋转中心垂直于钥匙9平面。在这种体系中，静识别弹子4恢复到接近常规弹子锁的弹子形状、静识别弹子和套弹子5均为圆柱体，静识别弹子4与钥匙片9接触的头部为圆锥体，圆锥角通常为90°。钥匙片9上异型孔的“喉部”22尺寸为比静识别弹子缩小的同心圆尺寸，直径的大小跟静识别弹子4的回落高匹配，限定静识别弹子4的回落高。以此同心圆为基线向静识别弹子孔圆辐射，构成12个角的凹锐角星孔型，12角星孔内凹的顶点位于“喉”的圆周线上。芯1和套2的异型弹子孔按此12角星制造。按12角星锐角的大小、位置，制造不等分的内凹三角星、四角星、五角星、七角星四种截面的异形弹子8。这种异型弹子8可以在12角星的弹子腔内滑动和定位，同时布排出12种极座标位置，总共得到12×4＝48种变量的异型弹子孔型。锁内的异型弹子8和钥匙片9上的异型弹子孔就以这48种变量为基数在5-6粒弹子范围组合排列，得到48^5-6≈10^8-10的变率。如果把常规弹子锁在钥匙边缘开识别缺口的布局加上，则总变率上升到：10^8-10×10⁵＝10^13-15。圆柱体弹子和弹子孔体系空间占用率大，调整平面座标位置比较繁琐，总变化率亦小于矩形弹子和弹子孔系。但可以相对容易用金属切削方法加工。

上述实施例把锁定为12孔二级识别体系，是为了方便描述，实际上在保证高变率的同时兼顾制造因素和实用范围，12孔不是定例。例如把弹子截面定为2×3mm，在门锁级别的锁芯主平面的有效区，可以宽裕地布排20-25个孔位。特殊需要的锁具锁芯孔位可大于30个，一般箱包锁类孔位可设置9-12孔。中低档级别的锁可固定孔位，保持适量的孔，使制造简化。

本实用新型弹子锁芯壳可采用不锈钢，芯可采用硬质弹性聚氨脂或与芯套、静、动弹子和套弹子等采用聚碳酸酯、工程聚酯或聚甲醛，钥匙采用硬质弹性聚氨酯。钥匙的正反面具有标记，可用手感知和用眼分辨。复位弹簧和助力弹簧用铜弹簧或不锈钢弹簧。锁芯也可以采用工程塑料外镶套金属或框架、两侧凸台为金属构造并与芯成一个整体，以提高其安全性能。

Claims (9)

1.一种具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，包括芯、套、静、动识别弹子外壳及相配的钥匙，在锁外壳内，其一端通过芯复位助力弹簧，芯套、扭力传递杆与标准锁栓盒相连，另一端通过金属护屏及带制动爪的芯外壳螺帽连接、并开有钥匙的插入口，其特征在于：

(1)芯和芯套各由两个等矩形截面的正六面体分别制成独立的整体、再插接组合成一对运动副。芯的中部为钥匙片缝，

(2)在芯和芯套上均设置有座标位置和数量相同的、中心线垂直矩形截面且比弹子孔截面大的矩形孔、在该孔位上按纵横两个方向填插标准插片，组成位置可变化的弹子孔，

(3)两侧面上具凸台及安装有限位导向簧片的芯，凸台卡接在外壳的沟槽中，芯的上、下等截面部分上分别安装有静识别弹子和动识别弹子，芯套上、下等截面部分上亦分别安装有与芯弹子相配合的套弹子及其内的复位弹簧和异型弹子举升碰块，静识别弹子是矩形截面的柱状体，一端为平头，另一端为侧视90°夹角的三角端，动识别弹子是以芯、芯套弹子孔矩形轮廓为界定的具有统一的限定静识别弹子回落高的“喉”部尺寸的多种形状的凹多边形的柱状体，与静识别弹子接触的端部有一小三角凹槽，与举升碰块接触的端有一个小三角形凸起，

(4)在举升碰块和套弹子的端面上均插接有封板，

(5)钥匙为矩形片状、其上具有座标位置和形状、数量与芯内的静、动识别弹子相配合的异型孔。

2.根据权利要求1所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：可具挠性的片状钥匙，接受锁的两级识别：钥匙上的弹子孔的座标位置与锁内弹子的座标位置一致，钥匙片上的异型弹子孔的形状与锁内异型弹子相符。

3.根据权利要求1所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：钥匙片上的异型弹子孔的“喉部”尺寸与静识别弹子的回落高度匹配，限定静识别弹子的回落高。

4.根据权利要求1所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：可把位于芯套上的举升碰块的封板和对应壳体部分做成独立的可具有快速启、闭的盖板。

5.根据权利要求1所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：芯为由两个等截面的半圆体制成的整体，两个半圆体中同为钥匙缝，芯套为厚壁筒状体包络住芯，芯在具有异型弹子孔的片状钥匙带动下可在芯套中转动，动、静弹子通过旋转中心垂直于钥匙平面。

6.根据权利要求5所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：钥匙片上异型弹子孔的“喉部”尺寸为比静识别弹子孔直径缩小的同心圆的直径，直径的大小跟静识别弹子的回落高匹配，以此缩小直径的同心圆为基线向弹子孔圆辐射构成的12角星形孔为模板可构成多种形状截面的异型弹子，静识别弹子和套弹子均为圆柱体，静识别弹子与钥匙片接触的头部为圆锥体。

7.根据权利要求1所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：片状钥匙的厚度可小于0.5mm。

8.根据权利要求1或2所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：在锁的钥匙插入口区内的金属护屏导引部分可为曲面通道。

9.根据权利要求1或5所述的具有大容量机械识别编码的高性能弹子锁，其特征在于：套弹子的一端坐落在静识别弹子的平头端上，静识另弹子的三角端坐落在动识别弹子的三角凹槽中，动识别弹子的尖头端坐落在举升碰块的凹槽内。

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