机械按键锁芯.pdf

机械按键锁芯
    本发明属于锁具领域，更准确地说是一种制作锁具的锁芯。

    在日常生活中，经常用到锁具，锁芯是制作锁具的心脏部件。自古以来，都是用钥匙开启锁具。门、箱子、抽屉、自行车等都要用锁，以致于几乎人人带着一串钥匙，既累赘又容易丢失。市埸上有一种机械旋转式对号锁，虽省去了钥匙，但由于安全性能差，一般仅用在旅行箱上。电子式按键锁已出现在市场上，但价格昂贵，不利普及。还有电子刷卡锁，可以把各种信息记录在刷卡上担要携带刷卡仍是不便。为了去掉钥匙，人们做了不少努力。经查阅已有的对号锁设计方案，如公开号2265427y的“号码门锁”，2268754y“机械编码锁”，85108519“机械掀钮锁”等，都不尽如人意，不是构造复杂，就是操作繁琐。

    本发明的目的在于提供一种机械按键锁芯，可以用它来制作锁具，免去携带钥匙之弊病，结构较为简单，操作方便，可靠性强，比电子按键锁低廉。

    本发明的目的是这样实现的：该机械按键锁芯含有壳体、上盖、号码键钮、复零键钮、号码键复位弹簧，复零键钮复位弹簧。壳体和上盖紧固在一起，在上盖外部露出多个号码键钮和复零键钮，在它们的下方分别有号码键复位弹簧和复零键钮复位弹簧，复零键钮在上盖孔中只能上下移动，不能转动。该锁芯还含有计数轮，锁轮，号码轮，号码键，复零键，限按滑块，复零滑块，滑块复位弹簧，计数扭簧，号码弹簧，锁卡，锁簧，输出器，输出扭簧。锁轮与壳体、上盖紧固在一起，锁轮上有多个孔，供号码键及复零键插入。在锁轮的外围有号码轮，在锁轮的内圈有计数轮。号码轮下方有号码弹簧，由于号码弹簧的作用，号码轮、计数轮、复零键紧压在一起，，计数轮和复零键两者间或咬合或插入，以便共同转动和移动。计数轮压在号码轮上，计数轮上安有计数扭簧。号码键与号码键钮相联，多个限按滑块在锁芯内部空腔内成环形排列，当号码键下移时，能使限按滑块移动，减小限按滑块间的间隙，并趋于零，多个限按滑块间的总间隙是一定的，由于限按滑块所在空间的限制当同时按下两个或两个以上的号码键时，号码键将受到限按滑块的阻挡而不能下移。锁轮上有多个锁槽，各号码键的推卡凸起插入在锁槽中成滑配合。锁槽的外口开在锁轮地外表面。号码轮上沿环形设有多组安装锁卡和锁簧的卡位，每组由多个卡位组成，当一层设置不下时，可设置多层。一个卡位所含角度叫做一个卡位角。锁卡在锁簧弹力作用下或顶在锁轮表面或插入锁槽中，当在正向力矩作用下(计数扭簧产生的力矩叫正向力矩，正向力矩的方向叫正向，相反的方向叫反向)号码轮旋转时，锁卡将被锁槽的一个槽面档住，从而制止号码轮转动。卡位的个数等于号码键个数的平方，即6键有36个卡位，8键有64个卡位。如是8键锁芯(指号码键为8个，下同)每个号码键对应8个连续卡位，这8个连续卡位组成一组卡位。锁卡个数与号码键个数相同，当按键正确时，所按号码键上的推卡凸起推动锁卡，使锁轮不能阻挡号码轮的正向转动，号码轮在计数轮带动下转过一定角度，直到另一锁卡被锁轮挡住。任一静止时刻都有一个锁卡卡在锁轮上，当按键不正确时，所按键的推卡凸起不能推动这个锁卡，号码轮被卡住因而不能正向转动。只要改变锁卡安装位置就能改变正确按键的先后次序，也即改变了开启锁具的号码。计数轮与号码键下端面在常态时分离，工作时，号码键下移推动计数轮并限制计数轮的转动。常态时计数轮和锁轮互相咬合或插入，以限制计数轮在正向扭矩下的转动。当按下号码键时，号码键推动计数轮下移，使计数轮和锁轮脱离作用，从而在计数扭簧正向扭矩作用下计数轮转动。由于号码键对计数轮转动的限制作用，计数轮只能转过一小角度。当号码键升起时，号码键与计数轮分离，不再阻挡计数轮转动，计数轮在计数扭簧作用下继续转动并且在号码弹簧作用下升起，于是计数轮又与锁轮相互作用而停止转动，此时计数轮已转过一个卡位的角度。复零键位于复零键钮下方，其上套有复零滑块，复零键和复零滑块之间有螺旋状凹槽和凸起成滑配合，常态对，复零滑块上端与复零键钮下端相分离，工作时随着复零键钮下移两者咬合或插入，以使复零滑块不能转动且能被推动下移。当按下复零键钮时，复零滑块被推动下移，复零键也下移且受到反向力矩作用。计数轮被复零键推动下移到一定距离时，计数轮与锁轮分离，复零键带动计数轮反向转动，这个转动增加计数轮扭簧的扭矩。当松开复零键钮，号码弹簧推动号码轮、计数轮、复零键上升复位，从而计数轮和锁轮又相互咬合或插入以限制计数轮在计数扭簧正力矩作用下转动，设计在复零滑块下方的滑块复零弹簧使复零滑块上升。由于此时复零滑块与复零键钮已经分开，所以复零滑块在上升复位时可以转动。计数轮和号码轮的接触面设计成能互相拖动而当号码轮受阻太大时，又能相对转动。为此，两者的接触面可设计成粗糙面，或两者之一的接触面上有凸起，另一有凹坑。如设计成凸起和凹坑，常态时，凸起窝在坑中。凹坑在旋转正方向是一斜面，当锁卡没有被锁轮卡住时，计数轮在正力矩作用下可以通过窝入凹槽中的凸起带动号码轮转动。如果锁卡被锁轮卡住，号码轮不能转动，则计数轮在正力矩作用下转动，此时计数轮和号码轮间将有相对转动，同时凸起移出凹坑。当按下复零键钮，计数轮在复零键反向力矩作用下转动时，凸起与凹坑结构能保证号码轮跟随反向转动，直到被限位凸起阻挡不能转动时为止，此时计数轮和号码轮复位。在复零键的下方有输出器，输出器的上端插入号码轮的中心孔，下端露出壳体。当各次按键都正确时，号码轮或计数轮上的凸起推动输出器输出扭矩和位移从而开启锁具。输出器上安有输出复位扭簧，当号码轮或计数轮使输出器输出扭矩和位移后，计数轮和号码轮复位时，输出器也自动复位(当与输出器联结的外部器件有相应的扭簧时，此复位扭簧可以省略。)，壳体上有限位凸起以确定输出器的初始位置。锁轮上设簧限位凸起以确定计数轮的初始位置和正向旋转的最大角度。

    本发明把键钮的直线运动变为号码轮和计数轮的间歇运动，当每次按键者都正确时输出器被推动，输出扭矩和位移，从而带动锁具的开启，反之则不能，而改变锁卡位置即能改变正确按键次序，利用这个特性，可以用本发明的锁芯制作锁具，制作的锁具可以省去钥匙，只需记住号码即可打开。设定号码的原理如下：以8键锁芯为例。每个号码键对应8个卡位，我们把8个号码键依次定为1、2、3、4、5、6、7、8号键，这是键号。把每个号码键对应的号码轮上的8个连续卡位按反力矩方向依次定为1、2、3、4、5、6、7、8号位(以号码轮在初始状态时号码键所对卡位为1号卡位)，这是卡位号。所选定的8位数码各数字所在位置从左至右定为1、2、3、4、5、6、7、8号位，这是数字位号。数字与键号等同，数字位号与卡位号等同。比如，有一个八位锁芯，设8位数码是86557217，按键时应依次按8、6、5、5、7、2、1、7号键，锁才能打开，这就是数字与键号等同。8键锁芯有8个锁卡，锁卡的安装位置是：数字8在数码的1号位，所以有一个锁卡安装在8号键对应的1号卡位上，数字6在数码的2号位上，则有一个锁卡安装在6号键对应的2号卡位上--数字7在数码的8号位上，所以有一个锁卡安装在7号键对应的8号卡位上。所以说卡位号与数字位号等同。不过每个数字位号对应有8个卡位号，所以要确定具体位置还要用到键号。从以上所述可知，如果第～个键按的不是8号键，比如说是6号键，则由于6号键的推卡凸起不能推动8号键1号卡位上的锁卡，所以当计数轮转动时，号码轮不能转动。如果按的是8号键，则8号键的推卡凸起把1号位的锁卡推出锁槽开口，从而计数轮转动时带动号码轮转动。当转动了一个卡位的角度时，6号键2号卡位上的锁卡正好卡在锁轮上，以下同此规律。数码的8个数位上可以任意填入1、2、3、4、5、6、7、8中任意一个数字组成1组数码，从乘法定律可知，共有8的8次方即16777216个不同数码。如果不知所设定的数码，而想打开此锁芯制作的锁具，假设试按完全部数码的百分之一即能打开，也需不停顿地按46个小时。所以说可靠性强。如有特种需要，只要增加数码键就可提高可靠性。另外，由于有计数机构，每按8次后必须复零(否则，由于有限位凸起，不论再按多少次号码键，计数轮和号码轮都不会转动。)，所以试按必须是按完一组数字才知道按得正确与否，而不能单试某一个数字正确与否。这也在很大程度上提高了锁的可靠性。当按得正确时，每个号码数字只要按一次即能打开用本锁芯制作的锁具，只要按一下复零键钮，锁芯即能复零。如要换号，只要改变锁卡位置。所以本发明的锁芯操作方便。该锁芯各部件都很简单，所以成本价格比电子按键锁要价廉很多倍。

    本发明机械按键锁芯的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

    图1是根据本发明提出的机械按键锁芯的俯视图；

    图2是机械按键锁芯的主视图；

    图3是机械按键锁芯的装配图；

    图4是号码轮主视图；

    图5是图4中号码轮俯视图；

    图6是图4中号码轮仰视图；

    图7是图5的A-A剖视图；

    图8是图4的C-C剖视图；

    图9是图8的B-B剖视图；

    图10是计数轮主视图；

    图11是图10中计数轮俯视图；

    图12是图11的A-A剖视图；

    图13是图10中计数轮仰视图；

    图14是锁轮主视图；

    图15是图14中锁轮俯视图；

    图16是图15的A-A剖视图；

    图17是图14中锁轮仰视图；

    图18是上盖主视图；

    图19是图18中上盖俯视图；

    图20是图19的A-A剖视图；

    图21是图18中上盖仰视图；

    图22是壳体主视图；

    图23是图22中壳体俯视图；

    图24是图22的A-A剖视图；

    图25是锁卡主视图；

    图26是图25中锁卡俯视图；

    图27是图25中锁卡左视图；

    图28是图25中锁卡右视图；

    图29是限按滑块主视图；

    图30是图29中限按滑块右视图；

    图31是图29中限按滑块俯视图；

    图32是长推卡凸起号码键主视图；

    图33是图32中长推卡凸起号码键俯视图；

    图34是图32中长推卡凸起号码键左视图；

    图35是短推卡凸起号码键主视图；

    图36是图35中短推卡凸起号码键俯视图；

    图37是图35中短推卡凸起号码键左视图；

    图38是复零键主视图；

    图39是图38中复零键俯视图；

    图40是图38中复零键仰视图；

    图41是复零滑块主视图；

    图42是图41中复零滑块俯视图；

    图43是图41中复零滑块剖视图；

    图44是图41中复零滑块仰视图；

    图45是复零键钮主视图；

    图46是图45中复零键钮俯视图；

    图47是图45中复零键钮右视图；

    图48是图46A-A剖视图；

    图49是图45中复零键钮仰视图；

    图50是号码键钮主视图；

    图51是图50中号码键钮俯视图；

    图52是图50中号码键钮仰视图；

    图53是锁簧主视图；

    图54是图53中锁簧俯视图；

    图55是图53中锁簧左视图；

    图56是输出器主视图；

    图57是图56中输出器俯视图；

    图58是图57中A-A剖视图；

    图59是图56中输出器仰视图；

    图60是图56中输出器左视图；

    图61是图56中输出器右视图；

    下面结合附图详细说明依据本发明提出的具体装置的细节及工作情况。

    本实施例是8键锁芯，其部件及装配见图3。壳体1外形为圆柱形，圆柱形的上部紧固有上盖2，在上盖2的表面成环形排列有8个号码键钮3，环形的中心有1个复零键钮4(见图1、图2)，圆柱形的下表面中心部位露出输出器18的一端，输出器18内腔有键槽，外接设备插入其中，从而输出扭矩和位移。号码键钮用丝扣旋紧在号码键12上，号码键钮下方有号码键复位弹簧11。上盖和锁轮9-起用螺钉5固定在壳体上。在上盖2和锁轮9之间的环形空腔内有8块限按滑块7，限按滑块的排列如图15中的双点划线所示，图15中的a是每两块限按滑块之间的间隙，总间隙是8a。限按滑块的形状如图29、图30、图31所示。当号码键12下移时，其上的两个凸起通过斜面b(见图34)推动键两侧的限按滑块，其推动距离正好是限按滑块的总间隙8a。锁轮9的具体结构见图14、图15、图16、图17，锁轮上有8条锁槽，其宽度为c，锁轮外圆表面为棘轮状(见图17)，锁轮上还设有棘齿，图17中的d是计数轮限位凸起。号码轮10的结构见图4、图5、图6、图7、图8、图9。本实施例号码轮卡位有64个，分上下两层排列，每层有4组，每组有8个卡位，每个卡位含角度为11.25度。号码轮围在锁轮外侧，号码轮的卡位中总共安有8个锁卡19和8个锁簧20(见图25、图26、图27、图28、图53、图54，图55)，锁卡厚度大于锁槽开口宽度c，锁卡19在锁簧20的弹力作用下紧顶在锁轮棘轮状外表面。在号码轮上表面有3个凹坑，凹坑形状如图9所示。在号码轮上方有计数轮8(见图10、图11、图12、图13)，计数轮有2圈棘齿，从外至内分别是缓动棘齿，计数棘齿。缓动棘齿和计数棘齿都有32个齿，缓动棘齿和计数棘齿错开一个角度(也可不错开)。计数轮的中心孔有槽沟供复零键的筋插入成滑配合。计数轮下表面有3个凸起，在初始状态时，这3个凸起窝在号码轮凹坑中，凸起和凹坑的斜面都指向正向。在常态下号码弹簧6把号码轮往上推压，号码轮推压计数轮，使计数轮的计数棘齿和锁轮棘齿紧紧咬合。计数轮上安有计数扭簧17，其扭矩方向定为正向。号码键有两种，一是长推卡凸起号码键，一是短推卡凸起号码键，其结构见图32，图33、图34、图35、图36、图37，长推卡凸起和短推卡凸起都是插入锁轮的锁槽中，当推卡凸起在锁槽中移动时可以推动锁卡，从而使号码轮在正向力矩作用下可以转动。长推卡凸起是为推动号码轮下层卡位的锁卡而设，短推卡凸起是为推动号码轮上层卡位的锁卡而设。号码键的下端面是一个单齿，常态时，它与计数轮缓动棘齿相离并且互相错开一个角度。复零键钮4的结构见图45、图46、图47、图48、图49，复零键钮4处在上盖中心孔中，其上有筋插在上盖槽中，因而复零键钮只能上下移动而不能转动，复零键钮下端面是棘齿(见图49)，常态时该棘齿与复零滑块16的棘齿分离，当按下复零键钮时，两者棘齿咬合，以使复零滑块16不能转动只能上下移动。复零滑块16套在复零键14上，复零滑块内腔有螺旋状凸起与复零键14的螺旋状槽沟相配合。当复零滑块下移时，复零键受到一个向下的力和一个旋转力矩，该旋转力矩方向为反向。复零滑块下方有滑块复位弹簧13，在复零键和复零键钮之间有复零键钮复位弹簧15，弹簧15和弹簧13的合力小于号码弹簧6的弹力。复零键上设有筋插入计数轮中心孔槽沟。复零键下端插在输出器18内腔中，并在内腔中可以下移一定距离，这个距离略大于计数棘齿齿高。输出器上安有输出器复位扭簧21，在壳体1内腔底部有凸起f(见图22、图23)是输出器的限位凸起。在壳体上有4个换号口，以方使改变锁卡位置，也即改变号码。锁芯的工作情况是这样的：假设号码是86557217，则分别在8、6、5、5、7、2、1、7号键对应的1、2、3、4、5、6、7、8号卡位安置有锁卡，各锁卡在锁簧作用下都顶在锁轮棘齿状表面，在初始状态时，只有8号键1号卡位的锁卡正好顶在8号键对应的锁槽上，如果按下8号键，则有以下动作过程：8号号码键下移，号码键两侧的凸起斜面推动限按滑块移动，限按滑块间的间隙减小，最后趋于零，8号键的推卡凸起在锁槽中下移并推出1号卡位上的锁卡，下移一段距离后，8号键下端面的单齿接触到计数轮，并压计数轮下移，号码轮也跟着下移，当下移距离使计数棘齿与锁轮棘齿分离时(本实施例齿高采用1.5毫米)计数轮在计数扭簧17作用下作正向旋转，号码轮也被带动作正向旋转，此时号码键已下移到头(本实施例号码键下移距离为3.5毫米)，计数轮与号码轮只旋转了很小一个角度就由于8号键下端面单齿与计数轮的缓动棘齿咬合而停止。此时松开8号键，随着8号键的上升，计数轮和号码轮也上升，当8号键下端面单齿与缓动棘齿分离时，计数轮和号码轮在计数扭簧作用下又继续正向转动，当正好转过一个卡位的角度时，计数棘齿与锁轮棘齿咬合，计数轮与号码轮停止转动，此时6号键2号卡位上的锁卡正好顶在6号键对应的锁槽上。如果以下7次按键都正确，则锁芯每次都将重复这些动作。需补充的是：当第7次按键完了，号码轮的凸起e(见图5)接触到输出器18，当第八次按键时，号码轮凸起e将推动输出器18，从而使输出器输出扭矩和位移。在8次按键中如果有一次按错，假设是第二次按键时按错(正确时应按6号键)，假设按的是3号键，3号号码键下移，限按滑块被移动，间隙减小，最后趋于零，3号键的推卡凸起不能推出6号键对应的2号卡位上的锁卡，3号键下端面的单齿接触到计数轮并压计数轮下移，号码轮也跟着下移，当下移距离使计数棘齿与锁轮棘齿分离时，计数轮作正向旋转，由于6号键对应的2号卡位上的锁卡被卡住，于是计数轮和号码轮之间产生相对转动，计数轮下表面凸起从号码轮凹坑中移出，于是按完8次键后号码轮转过的角度等于或小于7个卡位角，因此不能推动输出器，输出器也就不能输出扭矩和位移。当按完8次键后，由于计数轮的凸起g(见图11)被锁轮凸起d1和d2(见图17)阻挡，所以第9次按键时，计数轮将不转动，这时需按复零键。按下复零键钮，复零键钮下端面棘齿下移一定距离后与复零滑块棘齿咬合并同时继续下移，下移过程中，复零滑块使复零键下移，于是计数轮也被迫下移，当计数轮下移到计数棘齿和锁轮棘齿分离时，复零键下端也顶到了输出器而停止下移，此时复零滑块继续下移，由于螺旋凸起和凹槽的作用，复零键带动计数轮反向旋转，计数轮下表面凸起移入号码轮凹坑中并带着号码轮反向旋转，由于锁轮外圆表面的棘齿状，锁卡在锁轮表面滑动而不被卡住，直到计数轮凸起g被锁轮凸起d1、d2、挡住为止。松开复零键钮，弹簧15使复零键钮升起凹位，复零滑块在弹簧13作用下升起复位，号码轮和计数轮在号码弹簧6作用下也升起回位，输出器也回位，于是锁芯又回到初始位置。