车辆钥匙开关系统 本发明涉及一车辆钥匙开关系统。它可用于摩托车、汽车或同类车辆，用来操作驾驶锁定机构和开关机构，该系统与圆柱体锁的操作协同动作。
一般说来，车辆钥匙开关系统总得包括以下部分：由钥匙开关的一圆柱体锁；与圆柱体锁之操作协同动作的用于锁定驾驶机构的驾驶锁定机构；以及与圆柱体锁协同动作的用于接通点火电路的开关机构。圆柱体锁一般包含一个可旋转地安装于外层圆柱体中的内层圆柱体。若干制栓可滑动地安装于内层圆柱体之中与外层圆柱体上的制栓啮合槽相啮合。
如果一个原配的或预定的钥匙插入内层圆柱体的钥匙孔中，则所有制栓将从制栓啮合槽中撤出，然后，转动钥匙即可转动内层圆柱体以操作驾驶锁定机构和开关机构。相反，若插入的不是原配钥匙，某些制栓便会与制栓啮合槽相啮合。因此，即使转动钥匙，内层圆柱体也无法转动从而无法操作驾驶锁定机构和开关机构。
现有技术的车辆钥匙开关系统的圆柱体锁通过制栓在制栓啮合槽中的啮合来阻止内层圆柱体的旋转，此外，制栓乃由具相对较低刚度的一板条元件制成。因此，当插入非原配钥匙并用强力转动时，制栓便会损坏。
为消除上述这一缺点，日本实用新型公开No.108468/92中公开了一种车辆钥匙开关系统。若插入非原配钥匙，该系统中的内层圆柱体被沿轴向推进，从而使嵌于外层圆柱体中的控制销与内层圆柱体上控制槽中的制止旋转部分相啮合。因此，控制销将承受内层圆柱体的旋转力以防止损坏制栓。
在上述出版物中所描述的车辆钥匙开关系统中，可以通过控制销来限制内层圆柱体的转动。但是，控制销地刚度还不够强，人们希望有一个更强的旋转限制力以防损坏制栓。
因此，本发明的目的是当插入并旋转非原配钥匙或当钥匙未全部插入并旋转时，能可靠地避免对制栓的损坏。
为达到上述目的，按照本发明，提供了一种车辆钥匙开关系统，由下述部分组成：圆柱体锁，它包括在其内周表面具有轴向延伸的制栓啮合槽之外层圆柱体及可转动地装配于外层圆柱体内周表面并具轴向延伸的钥匙孔且装有若干径向可滑动制栓之内层圆柱体；通过钥匙插入钥匙孔可使制栓啮合或脱离外层圆柱体上的制栓啮合槽；一驾驶锁定机构，它与圆柱体锁子锁内层圆柱体之转动协同动作以锁定驾驶机构；一开关机构，它与圆柱体锁内层圆柱体之转动协同动作以接通点火电路；其中，这系统还包括一圆柱体销，它径向可滑动地装配于内层圆柱体以与外层圆柱体之制栓啮合槽相啮合且其刚度高于制栓，并且其中，通过紧贴全部插入钥匙孔的钥匙尖端，圆柱体销可与制栓啮合槽相脱离。
通过上述构造，即使未完全插入钥匙并强力旋转或插入不同钥匙并强力旋转，则圆柱体销都将提供一旋转阻力以避免损坏制栓。
如果在内层圆柱体内径向可滑动地安装一对圆柱体销且通过一弹簧把其偏压开以与不同制栓啮合槽相啮合，则内层圆柱体的旋转力将分散至这对圆柱体销及制栓啮合槽之上，因而可提供更大的旋转阻力。
如果圆柱体销包括啮合于制栓啮合槽的销体部分，紧贴钥匙尖端之啮合部分，及用于支承弹簧以在啮合制栓啮合槽的方向上使销体部分受偏压的弹簧支承部分，那么就可以确保销体部分的刚度以避免旋转阻力的减小。
如果驾驶锁定机构包括由内层圆柱体的旋旋控制其伸出与撤回以锁定驾驶机构之锁定机构，以及用于使内层圆柱体在锁定和锁定开启两位置间转动时做轴向移动的凸轮机构，并且该凸轮机构是在圆柱体销和锁定机构间轴向安装，那么，就可通过有效地使用圆柱体销与锁定机构间的多余空间来避免因安装圆柱体销而导致的钥匙开关系统尺寸的增加。
如果开关机构包括一个用来输出与内层圆柱体旋转量相应的电阻值之电位器以及用来按照电位器之输出对应时间的变化而接通点火电路的控制机构，那么只有由正常操作转动内层圆柱体时才能接通点火电路。
图1至14描绘了本发明之第一实施例；其中：
图1为车辆钥匙开关系统之纵向截面图；
图2为图1中沿线2—2切取之放大截面图；
图3为图1中沿线3—3切取之放大截面图；
图4为圆柱体销之透视图；
图5为图1中沿线5—5切取之放大截面图；
图6是用以解释操作过程的视图；
图7为图1中沿线7—7切取之截面图；
图8为图7中沿线8—8切取之截面图；
图9为图1中沿线9—9切取之截面图；
图10是用以解释操作过程的视图；
图11为图7中沿线11—11切取之截面图；
图12为控制系统之线路图；
图13是用以解释操作过程的视图；
图14为操作之流程图；
图15至19描绘本发明之第二实施例，其中
图15为圆柱体销之侧视图；
图16为图15中沿箭头16方向之视图；
图17为图15中沿线17—17切取之剖视图；
图18为圆柱体销之透视图；
图19A和19B分别为图18中沿线19A—19A和线19B—19B切取之截面图。
首先，参照图1至6描述车辆钥匙开关系统的圆柱体锁L之结构。
如图1至4所示，车辆钥匙开关系统的圆柱体锁L包括：具有圆柱体膛孔11的外层圆柱体1；轴向可滑动且相对可旋转地安装于外层圆柱体1上圆柱体膛孔11中之内层圆柱体2；安装于内层圆柱体2上端之圆柱体冠部3；通过嵌缝连接内层圆柱体2和圆柱体冠部3之冠盖4；封闭外层圆柱体1上端开口并具有可插入钥匙K的钥匙插入孔51之圆柱体帽5。内层圆柱体2和圆柱体冠部3各具有钥匙孔21和23，它们都为轴向设置且分别与钥匙插入孔51相连。
一对轴向延伸制栓啮合槽12，12相对设定于外层圆柱体1的圆柱体膛孔11中。另外，7个制栓滑槽22设成按预定轴向间隔距离平行地设在内层圆柱体2中径向穿过圆柱体2。制栓6可滑动地装配于各制栓滑槽22中。制栓6为近似矩形的板条元件，它的相对端可与外层圆柱体1上一对制栓啮合槽12，12相啮合。制栓6的数目并非限定为7个，可选择地，提供8个制栓6。当钥匙K未插入内圆柱体2之钥匙孔21中时，每个制栓6被一个相应弹簧7的一个方向偏压(见图2)并且以其一端啮合于制栓啮合槽12以限制内层圆柱体2的旋转。
在每个制栓6上设置一个具预定形状的编码孔61，它与内层圆柱体2的钥匙孔21相对齐。当一个原配钥匙K通过钥匙插入孔51插入钥匙孔21和31至某一预定位置时，钥匙K相对着的边缘上凹切而成的编码各K1便与制栓6中的编码孔61相啮合。这样，制栓6就在制栓啮合槽22内径向滑动以使其相对端从制栓啮合槽12，12中脱离。也就是说，制栓6的相对端自内层圆柱体2的外表面向内撤回。
当插入的不是原配钥匙K时，至少有一个制栓6的末端与制栓啮合槽12，12相啮合，从而限制了内层圆柱体2的旋转。
通过与制栓6的协动从而限制内层圆柱体2旋转的一对左右柱形销8、8，径向可滑动地装配于内层圆柱体2中设置的柱形销滑槽23之中，以取位于7个制栓6的下方。圆柱体销8包括：销体部分81，该部分具有矩形截面且可与外层圆柱体1上的制栓啮合槽12相啮合；可紧贴于钥匙K之类端K2的啮合部分82；弹簧支承部分83，该部分用来固定弹簧9的相对端以偏压两个柱形销8，8使两销相互远离，也就是，使两个销体部分81与制栓啮合槽12，12相啮合。
因此，当未插入钥匙K时，销体部分81，81在弹簧9的弹性力的作用下与制栓啮合槽12，12相啮合以限制内层圆柱体2的旋转。当原配钥匙K深深地插入钥匙孔21和31中时，啮合部分82，82受到推力并且被钥匙K尖端K2所打开，这样便使销体部分81，81克服弹簧9的弹性力而从制栓啮合槽12，12中脱离从而允许内层圆柱体2的旋转。
当原配钥匙K如上所述足够深地插入钥匙孔21和31中时，制栓6和柱形销8，8便撤回到内层圆柱体2之中并与外层圆柱体1上的制栓啮合槽12，12相脱离，这样，转动钥匙K即可转动内层圆柱体2。相反，若钥匙K未正确地深深插入钥匙孔21和31而又被转动时，内层圆柱体2的旋转便会受到限制，因为某些制栓6加上圆柱体销8，8会与制栓啮合槽12，12相啮合。
此时，有一钥匙转动力经制栓6和圆柱体销8，8传递到外层圆柱体1。但是，因为相对于板条状制栓6来说，块状圆柱体销8，8的刚度要高得多，所以钥匙转动力主要由柱形销8，8来承受，从而防止了内层圆柱体2的旋转并避免损坏制栓6。因此，即使偶然强力转动内层圆柱体2，具有较高刚度的圆柱体销8，8便可阻止内层圆柱体2旋转并避免损坏制栓6。
通过相对圆柱体销8，8的销体部分81，81形成啮合部分82，82和弹簧支承部分83这种结构，我们可以有效地确保销体部分81，81有足够的刚度来提供一个很大的旋转限制力。而且，通过两个圆柱体销8，8与不同制栓啮合槽11，11的啮合，也能进一步增大旋转限制力。
从图5及图6中可见，在圆柱体冠部3中设有一个闸门机构SH以打开和关闭钥匙孔31。闸门机构SH包括一对加工成近似三棱形的闸门元件10，10。在每个闸门元件10，10的面对面的两个边缘上设置了呈突出状的引导销101。引导销101可滑动地装配于圆柱体冠部3上设置的凹进的引导表面32之上。圆柱体冠部3之上表面装有一对叶片弹簧11，11。叶片弹簧11，11具有舌片111，111。舌片111，111紧贴闸门元件10，10，以使两者被偏压朝向对方。
如图5和图6A所示，一对闸门元件10，10通常紧靠在一起从而关闭圆柱体帽5上的钥匙插入孔51。若此时向钥匙插入孔51中插入钥匙K之尖端K2，原先使引导销101固定于引导表面32的一对闸门元件10，10，便会因被转动而相互分离，因而使钥匙K之尖端K2得以伸入钥匙孔31之中，如图5和图6C所示。
这样，用来关闭钥匙孔51的闸门元件10，10，被设计成两个元件，因此减少了每个闸门元件10，10的移动量，从而比单闸门元件的传统系统减小了闸门机构SH的大小。此外，三棱状闸门元件10，10，在插入钥匙K并转动时，发生移动，因此钥匙K尖端K2可被流利地引导。再有，从图6A和图6C的比较中可以看出，转动闸门元件10，10—90°角便可形成插入钥匙K的空间，这样就减小了闸门元件10，10的移动量。因此，便可进一步缩小闸门机构SH的大小。
如果将钥匙K拔出，闸门元件10，10便会继续转动30°而从图6C所示状态到图6A所示状态。因此，每插入一次钥匙，每个三棱状闸门元件10，10都要转120°，这样，三棱体的三个外表面便会轮流地关闭钥匙插入口52。
下面参照图1和图7至10描述车辆钥匙开关系统驾驶锁定机构SL之结构。
在外层圆柱体1的下方设置的滑动器滑槽13中可滑动地装配有滑动器13，它具有一向车后延伸的锁定销。当内层圆柱体2旋转，使一对弹簧14，14受压从而将滑动器13撤回时，伸出着的锁定销12便会进入摩托车的主套管15和驾驶转动轴16之中因而锁定驾驶机构。
内层圆柱体2与滑动器13按下述方式相互连接。在内层圆柱体2的下面部分同轴且成整体地设置圆柱体轴17，其直径小于内层圆柱体2的直径。在圆柱体轴17之外表面上加工有斜槽171，171(见图9和10)，圆柱体引导体18以相对不可旋转但轴向可移动地装配于圆柱体轴17之上。圆柱体引导体18被弹簧19偏压向上方以紧贴在内层圆柱体2的下表面上。
在圆柱体引导体18的前表面上设有弯曲凸轮槽181，在该凸轮槽181中装配有对外层圆柱体1呈向后翻转状的引导销20。这样，当转动内层圆柱体2时，圆柱体引导体18上与内层圆柱体2协调一致地旋转的凸轮槽181便被固定的引导销20所引导，从而导致圆柱体引导体18与内层圆柱体2一起轴向移动。
现参照图8对之进行仔细的描述。当内层圆柱体2因按逆时针方向运动到端部而处于锁定位置时，引导销20处于固定状态，固定在圆柱体引导体18之凸轮槽181中的a位置上。当使用钥匙K从该状态顺时针转动内层圆柱体2时，圆柱体引导体18以及为引导销20所引导的凸轮槽182便在克服弹簧19的弹性力作用的情况下被降低。当引导销20到达凸轮槽181中的b位置时，圆柱体引导体18便在弹簧19弹性力作用下被提升至断开(OFF)位置，此时引导销20固定于凸轮槽181中的b位置。当内层圆柱体自该状态进一步被顺时针转动时，因为内层圆柱体的顺时针转动到头而使引导销20固定于凸轮槽181中的d位置从而达到接通(ON)位置。
相反，当内层圆柱体2从其顺时针转动到头的位置即接通(ON)位置开始逆时针转动时，引导销20便从d位置移至C位置从而达到断开(OFF)位置。为逆时针转动内层圆柱体2到头而使其达到锁定位置，可以轴向推压钥匙K以强使内层圆柱体2和圆柱体引导体18克服弹簧19的弹性力，从而将引导销20在凸轮槽181中从c位置移至b位置。然后，可逆时针转动内层圆柱体以将引导销20移至凸轮槽181中的a位置。
圆柱体引导体18具有一驱动突块182和在较凸轮槽181低一层的位置上形成的锁定凸轮面183。滑动器13包括与突块182相啮合的随动突块131和与锁定凸轮面183相啮合的第一锁定凸轮面132和第二锁定凸轮面133。
如图9所示，当自接通(ON)位置逆时针转动圆柱引导体18至图中所示断开(OFF)位置时，圆柱体引导体18之驱动突块182便与滑动器13之随动突块131相啮合。当进一步逆时针转动圆柱体引导体18从断开(OFF)位置至图10所示之锁定位置时，滑动器13以及受驱动突块182推压之随动突块131便向后滑动，从而引起锁定销12伸入主套管15和驾驶转动轴16中，以执行驾驶锁定的操作。在这段时间中，锁定凸轮面183与滑动器13之第二锁定凸轮面133间的啮合使滑动器13保持图10所示的向后滑动位置。
相反的，当顺时针自锁定位置向断开(OFF)位置转动圆柱体引导体18时，锁定销12便从主套管15和驾驶转动轴16中撤出，以通过滑动器13在弹簧14，14弹性力作用下的向前运动来解除驾驶锁定。在这段时间中，圆柱体引导体18之锁定凸轮面183与滑动器13之第一锁定凸轮面132之间的啮合使滑动器13保持图9所示的向前滑动位置。圆柱体引导体18之锁定凸轮面183与滑动器13之第一锁定凸轮面132之间的啮合状态会继续到圆柱引导体18转动至接通(ON)位置为止。
如上所述，滑动器13通过圆柱体引导体18之驱动突块182与滑动器13之随动突块131间的啮合来实现滑动，并通过圆柱体引导体18之锁定凸轮面183与滑动器13之第一锁定凸轮面132和第二锁定凸轮面133间的啮合来实现滑动的停止。因此，滑动器13可在一紧凑结构中实现可靠的滑动和停止。而且，由于在现有技术中为内层圆柱体2对应其旋转动作进行轴向移动而配制凸轮机构的8个位置上装置了圆柱体销8，8，又由于装配由引导销20和凸轮槽81构成的凸轮机构的所在位置在现有技术中是静区，因此，就可以减小车辆钥匙开关的大小，尽管设置引导销8，8会增加内层圆柱体2的旋转限制力。
下面参照图7和图11至14描述车辆钥匙开关的开关机构SW之结构。
如图7所示，开关机构SW连接在驾驶锁定机构SL的下半部分。它包括电位器外壳21和开关外壳22；自内层圆柱体2向下延伸的圆柱体轴从以上的二者中插入。放置在电位器外壳21中的电位器23包括一个相对不可旋转地且轴向可滑动地安装于圆柱体轴17上的轴套24；安装于轴套24且由弹簧25压向下方的可动接触器26；安装于电位器外壳21中的固定接触器座27，以及，设在固定接触器座27之上表面的固定接触片28，可动接触器26相对其作滑动接触。
如图11所示，固定接触片28被制作成近似环状且在对立着的两端有两个接线柱281和282。固定接触片28一半由导体283制成，另一半由电阻284制成。可动接触器26的对立着的两端分别与固定接触片28之导体283和电阻284相接触，从而使接线柱281和282间的电阻值，跟着可动接触器26随内层圆柱体2的旋转而改变。
回到图7中，可动接触片38装配于可动接触片座34中，该接触片座34置于开关壳22中且相对不可旋转地、轴向可移动地安装于圆柱体轴17的下部末端。可动接触片38受到弹簧37的偏压而偏向紧贴固定接触片座35上安装着的固定接触片36的方向。定位球39径向可移动地安装于可动接触片座35中，且因受弹簧40而偏压压向开关壳22之内表面。在开关壳22之内表面上制作了三个凹槽(图中未示出)以对应三个位置，也就是：锁定位置、OFF位置和ON位置。因此，通过使定位球39嵌入相应的凹槽中就可使内层圆柱体2适当地停在上述三个位置中的任一位置上。
当内层圆柱体2到达断开(OFF)位置(或者断开(OFF)位置与接通(ON)位置的的某一预定位置)，可动接触片座34中的可动接触片38便与固定接触片座35中的固定接触片36相接触以接通车辆电源。
从图12中可看出，与开关机构SW协调动作的车辆点火电路29包括接口30，A/D转换器31和CPU32。固定接触片36、可动接触片38、CPU32、点火线圈和火花塞42与安装在车辆上的电池串联在一起。
下面参照图13及图14中的流程图，描述从使用钥匙K旋转圆柱体销子锁L之内层圆柱体2以接近车辆电源到接通点火电路29的操作。
当用钥匙K将内层圆柱体2转至断开(OFF)位置时，可动接触片38与固定接触片36相接触以接通车辆电源(步骤S1)，且电位器23开始进行检测(步骤S2)。当内层圆柱体2从断开(OFF)位置转动至接通(ON)位置时，圆柱体轴13的旋转角速度ω，如图13A所示，因安装在可动接触片34中的定位球39之动作而变化。也就是，因为圆柱体轴13受弹簧40的弹性力作用而旋转，在内层圆柱体2自在时间t＝t1的断开(OFF)位置开始旋转，以及定位球39在时间t2穿过顶峰部分之前角速度ω较少，而在时间t＝t2至时间t＝t3，即内层圆柱体2到达接通(ON)位置时，角速度ω较大。
因此，如图13B所示，电位器23检测出的电阻值R在大于t1小于t2的时间t中逐渐增大，这个时期内层圆柱体2之角速度ω较小；但在大于t2小于t3的时间t中电阻值R迅速增大，此时内层圆柱体2角速度ω较小。这样，在图13C和13D中，示出了在时间t电阻值R的线性导函数dR/dt(即，内层圆柱体2之角速度)和二次导函数d2R/dt2(即，内层圆柱体2之角速度的单位时间变化量Ω)。线性导函数dR/dt和二次导函数d2R/dt2在(P1)32中进行计算(步骤S3和S4)。
然后，在CPU32中计算出二次导函数d2R/dt2(＝Ω)的最大峰值Ωa和最小峰值Ωb(步骤S5和S6)。(在S7步中)判断最大峰值Ωa是否在参考值J1和J2之间(J1＞Ωa＞J2)，且最小峰值Ωb是否在参考值I1和I2之间(I1＞Ωb＞I2)。如果是，CPU32允许点火(S8步)。如果否，CPU32禁止点火(S9步)。
按照这种方法，当用钥匙K正常操作圆柱体锁L时，根据内层圆柱体的旋转角速度ω1就接通点火电路29。因此，即使圆柱体锁L被弄坏并造成接触片的导通，也无法接通点火电路29。
现参考图15至19描述本发明之第二实施例。
一对圆柱体销8，8为形状相同之元件且其姿态位置相互结合在这个位置上二个元件已经相对于外层圆柱体1中圆柱体膛孔11的轴转过180°。每个圆柱体销8包括具有矩形截面且可与外层圆柱体1中制栓啮合槽12相啮合的销体部分51；可与钥匙K尖端K2相紧贴的啮合部分52。销体部分51和啮合部分52在圆柱体膛孔11的径向和轴向上相互分开，以使前者位置低于后者。
每个圆柱体销8的销体部分51由下述两部分形成：弹簧支承部分511、它用来支承用于偏压圆柱体销8，8相互分离的弹簧9的对立着的末端；和弹簧定位体512、它覆盖弹簧9的一面以对其进行定位。在一个圆柱体销8的啮合部分52的下表面上备有半球状滑动突块521，它与另一个圆柱体销8的销体部分51之上表面上设置的滑动表面513保持滑动接触。这样就使这对圆柱体销8，8能够沿内层圆柱体2中的圆柱体销滑槽23滑动，而不致相互呈倾斜状。
各个圆柱体销8的啮合部分52包括一台阶式钥匙啮合面522，它与钥匙K尖端K2上形成的斜面K3和与之相连的末端侧面K4保持滑动接触，从而通过插入钥匙K并依靠其斜面K3和末端侧面K4来推动该对圆柱体销8，8以使其销体部分51，51如图16所示，从制栓啮合槽12，12中脱出，即从图16中之A位置移向B位置。在这段时间中，每个圆柱体销8的钥匙啮合部分522都与钥匙K的斜面K3的接近，其厚度T一半的那部分保持滑动接触，如图16B所示。因此，较此钥匙啮合面522与整个斜面K3滑动接触的系统，就减少了钥匙K尖端K2的磨损，因而在把钥匙K放入在摩托车或类似车辆的油箱盖锁和座位锁中时有效地保护尖端K2。应指出的是，图16B中所示之截面部分乃是图19B中所示钥匙K尖端K2之截面。
尽管已详尽描述了本发明之各实施例，但可以理解的是，本发明并不仅限于上述各实施例，可以实施多种设计上的修改而不脱离权利要求中所确定的本发明之精神和范围。
例如，尽管各实施例中系采用摩托车钥匙开关系统作为例证，本发明也可用于汽车之钥匙开关系统。