离合式锁头及钥匙.pdf

本发明公开了一种离合式锁头及钥匙，锁头包括离合式锁芯、传动机构、锁套，钥匙与锁芯相配，传动机构包括内套、顶销、限位销、离合销，锁芯旋转形成离合通槽，受顶销挤压后离合销下部进入离合通槽，离合销上部位于内套的离合销条形孔，实现锁芯与内套联动开锁；锁芯反向旋转上锁后，限位销限制内套继续转动，锁芯继续反向旋转使离合销下部被挤入离合销条形孔，离合销上部进入锁套的凹槽内，锁芯与内套解除联动，本发明还进一步改进了锁芯，锁芯包括多个编码片。本发明结构简单、开锁上锁时传动稳定，锁芯编码信息量大，防技术开启能力强。

1.  离合式锁头及钥匙，锁头包括离合式锁芯、传动机构、锁套，钥匙与锁芯相配，其特征在于：传动机构包括内套、顶销、限位销、离合销，内套安装于锁套内，内套的侧壁开有离合销条形孔，内套的外壁上开有限位槽，内套的一端与锁具的操作系统相连接；离合式锁芯装于内套中；锁套内壁带有凹槽，顶销、限位销装置于锁套侧壁；离合销位于内套的离合销条形孔；
锁芯旋转形成离合通槽，受顶销挤压后离合销下部进入离合通槽，离合销上部离开锁套凹槽，实现锁芯与内套联动开锁；
锁芯反向旋转上锁后，限位销与限位槽配合限制内套继续转动，锁芯继续反向旋转使离合销下部被挤入离合销条形孔，离合销上部进入锁套的凹槽内，锁芯与内套解除联动。

2.  根据权利要求1所述的离合式锁头及钥匙，其特征在于：锁芯为编码机构，编码机构包括多个编码片，编码片为圆环片状，圆环外边缘开有离合凹槽，圆环内边缘设有向圆环中心凸伸的凸块，凸块上设有复位块和齿槽，每个编码片的凸块都相同，凸块相对离合凹槽的位置不完全相同，多个编码片的沿轴向堆叠，圆环的圆心同轴，离合凹槽的深度相同；
与锁芯相配的钥匙上沿轴向分布有齿条，齿条上设有多个齿块；
钥匙插入编码机构旋转时，钥匙上的多个齿块分别与多个编码片齿槽先后啮合，带动编码片旋转，使所有编码片的离合凹槽形成离合通槽，离合通槽正对离合销后实现锁芯与内套联动； 
钥匙上，或者编码机构内设置与钥匙联动的复位条，反向旋转钥匙带动复位条与多个编码片复位块先后啮合，使所有编码片的复位块旋转到同一方向，离合凹槽不在同一方向，内套被限制旋转后，离合销下部被挤出离合凹槽，离合销上部进入锁套的凹槽内。

3.  根据权利要求2所述的离合式锁头及钥匙，其特征在于：所述编码机构还包括导向轴，导向轴位于多个编码片中，导向轴内部空心，前端设有与钥匙的横截面配合的钥匙孔，钥匙通过钥匙孔插入导向轴内，导向轴的架体壁上开有条形孔，钥匙上的齿块从条形孔露出，架体的外壁固定有轴向的复位条。

4.  根据权利要求2所述的离合式锁头及钥匙，其特征在于：所述导向轴外套有多个夹片，夹片为圆环片状，夹片外缘开有夹片凹槽，所有夹片在同一方向并且夹片凹槽始终正对离合销，离合销可卡入夹片凹槽内，夹片与编码片相隔设置。

5.  根据权利要求2所述的离合式锁头及钥匙，其特征在于：所述夹片外缘的设有夹片凸块，内套的内壁带有凹槽，凸块插入凹槽。

6.  根据权利要求2所述的离合式锁头及钥匙，其特征在于：所述导向轴的后端安装有后护片。

7.  根据权利要求2所述的离合式锁头及钥匙，其特征在于：所述钥匙上有多条轴向齿条，每个齿条上设置多个高低不等的齿块，每个编码片上设置多个阶梯状齿槽，钥匙插入编码机构后，齿块与齿槽一一相配，旋转时先后啮合。

8.  根据权利要求2所述的离合式锁头及钥匙，其特征在于：所示离合凹槽和离合销配合的棱边倒角。

离合式锁头及钥匙
技术领域
本发明涉及离合式锁头以及与锁头相配的钥匙。
背景技术
防盗门锁作为日常必需品，现有的防盗锁一般包括锁具操作系统、锁芯、传动机构等，已经有了许多的发展，其安全性能有了很大的提高，但在结构设计、稳定性方面还存在不足；锁芯是锁具的最关键部件，决定锁头的防盗性能，目前生活中常用的有弹子锁等，弹子锁芯内有多种异形防拔弹子，配合独特的弹子与叶片结构设计，具有很高防技术性开启的安全性能。离合式锁头的发明极大地提高防非技术开启能力，尤其提高了防旋转力矩破坏能力。目前公开的一些离合式锁头、弹子锁芯等，虽然能解决基本的防盗功能，但钥匙的互开率较高，锁芯的密钥量较小，并且锁芯结构复杂，加工难度大，因此有必要设计一种防技术开启能力强、编码信息量大的锁头。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足而提供一种离合式锁头及钥匙，结构简单、开锁上锁时传动稳定，锁芯编码信息量大，防技术开启能力强。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：离合式锁头及钥匙，锁头包括离合式锁芯、传动机构、锁套，钥匙与锁芯相配，传动机构包括内套、顶销、限位销、离合销，内套安装于锁套内，内套的侧壁开有离合销条形孔，内套的外壁上开有限位槽，内套的一端与锁具的操作系统相连接；离合式锁芯装于内套中；锁套内壁带有凹槽，顶销、限位销装置于锁套侧壁；离合销位于内套的离合销条形孔；锁芯旋转形成离合通槽，受顶销挤压后离合销下部进入离合通槽，离合销上部离开锁套凹槽，实现锁芯与内套联动开锁；锁芯反向旋转上锁后，限位销与限位槽配合限制内套继续转动，锁芯继续反向旋转使离合销下部被挤入离合销条形孔，离合销上部进入锁套的凹槽内，锁芯与内套解除联动。
优选的锁芯为编码机构，编码机构包括多个编码片，编码片为圆环片状，圆环外边缘开有离合凹槽，圆环内边缘设有向圆环中心凸伸的凸块，凸块上设有复位块和齿槽，每个编码片的凸块都相同，凸块相对离合凹槽的位置不完全相同，多个编码片的沿轴向堆叠，圆环的圆心同轴，离合凹槽的的深度相同；与锁芯相配的钥匙上沿轴向分布有齿条，齿条上设有多个齿块；钥匙插入编码机构旋转时，钥匙上的多个齿块分别与多个编码片齿槽先后啮合，带动编码片旋转，使所有编码片的离合凹槽形成离合通槽，离合通槽正对离合销后实现锁芯与内套联动； 钥匙上，或者编码机构内设置与钥匙联动的复位条，反向旋转钥匙带动复位条与多个编码片复位块先后啮合，使所有编码片的复位块旋转到同一方向，离合凹槽不在同一方向，内套被限制旋转后，离合销下部被挤出离合凹槽，离合销上部进入锁套的凹槽内。
所述导向轴外套有多个夹片，夹片为圆环片状，夹片外缘开有夹片凹槽，所有夹片在同一方向并且夹片凹槽始终正对离合销，离合销可卡入夹片凹槽内，夹片与编码片相隔设置。
所述夹片外缘的设有夹片凸块，内套的内壁带有凹槽，凸块插入凹槽。
所述导向轴的后端安装有后护片。
所述钥匙上有多条轴向齿条，每个齿条上设置多个高低不等的齿块，每个编码片上设置多个阶梯状齿槽，钥匙插入编码机构后，齿块与齿槽一一相配，旋转时先后啮合。
所示离合凹槽和离合销配合的棱边倒角。
 与现有技术相比，本发明的优点在于：1、依靠离合销实现锁芯与内套联动，锁芯位于内套中，开锁上锁时，内套传动稳定，防技术开锁能力强。2、设置多个编码片，编码片的齿槽与离合凹槽的相对分布位置不完全相同，要使所有离合凹槽都旋转到同一方向，就需要依靠与之相配的钥匙，通过齿块与齿槽先后啮合，将每个编码片拨动不同角度，由于编码片的数量越多、齿槽的位置设置越多样，编码机构所包含的编码信息量就越大，安全性就更强。3、编码信息量越大，对拨动齿槽的钥匙齿条、齿块的位置、高度等要求越高，增强了对钥匙要求，钥匙相同的概率大大降低，不容易仿制。4、增加夹片、后护片等，使编码片旋转稳定性更强，编码片、夹片间隔放置，进一步避免了编码片之间的摩擦、干扰，固定后护片后，防止编码片、夹片的松脱。5、旋转钥匙，通过复位条带动复位块，使所有的编码片的复位块在同一位置，编码片复位的同时，插拔钥匙也更顺畅。6、本发明的编码片结构简单，体积小，制造成本低。
附图说明
图1是本发明实施例一中离合式锁头的整体结构。
图2是图1的结构分解图。
图3是图1的局部剖视图。
图4是内套的结构示意图。
图5是锁芯及钥匙结构示意图。
图6是图5的结构分解图。
图7是编码片结构示意图。
图8是导向轴的结构示意图。
图9是夹片结构示意图。
图10是后护片结构示意图。
图11是编码片旋转后的结构示意图。
图12是钥匙与编码片的结构示意图。
图13是钥匙解码过程示意图。
图14是已上锁初始状态示意图。
图15是开锁过程示意图。
图16是已开锁状态示意图。
图17是复位过程示意图。
图18是实施例二中钥匙、编码片、导向轴的剖面图。
图19是实施例三中钥匙、编码片、导向轴的剖面图。
图中：1、钥匙，11、齿块，12、另一齿块，15、第N齿块，101、第二种钥匙，102、第三种钥匙。
2、编码片，21、第一类编码片，211、第一类编码片离合凹槽，212、第一类编码片齿槽，213、第一类编码片复位块，22、第二类编码片，221、第二类编码片离合凹槽，222、第二类编码片齿槽，223、第二类编码片复位块，23、第三类编码片，231、第三类编码片离合凹槽，232、第三类编码片齿槽，233、第三类编码片复位块， 200、离合通槽，25、第N类编码片，251、第N类编码片离合凹槽，252、第N类编码片齿槽。
3、导向轴，31、钥匙孔，32、架体，33、条形孔，34、复位条，35、后护片卡块、36、轴肩。301、第二种导向轴。
4、夹片，41、夹片凹槽，42、凸块。
5、后护片，51、后护片凹槽，52、后护片卡槽。
6、离合销。
71、顶销，72、限位销。
8、内套，81、离合销条形孔，82、卡槽，83、限位槽，84、连接件。
9、锁套，91、顶销孔，92、限位销孔。
具体实施方式
下面结合附图、实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
如图1至图3所示的锁头，包括离合式锁芯、传动机构、锁套。
锁套9的下部为圆筒状，锁套9的外壁上开设连通锁套内部的两个销孔，分别是顶销孔91和限位销孔92，顶销孔91内放置可滑动的顶销71，限位销孔92内放置可滑动的限位销72，两个销孔可设置成盲孔，盲孔底部与顶销71、限位销72之间装置弹簧（图中未示出），便于顶销71、限位销72移动。锁套9的套筒内壁设有凹槽，凹槽沿轴向延伸，凹槽与销孔相交。
传动机构包括内套8、顶销71、限位销72、离合销6。
内套8安装于锁套9的圆筒内，如图4所示，内套8为套筒状，其外壁开有离合销条形孔81，内套8装入锁套9之后，离合销条形孔81与锁套内壁的凹槽相对应，离合销6可放入内套8的离合销条形孔81内，并且离合销6的宽度大于离合销条形孔81的深度，也就是说，离合销6上部可进入锁套9内壁的凹槽，离合销6下部可伸向内套8的内部。内套8的内壁还开有轴向卡槽82。内套8的外壁开有环向的限位槽83，限位槽83的其中一个端头与离合销条形孔81在同一方向上，限位销72可插入限位槽83内。内套8的其中一端固定连接件84，连接件84与锁具的操作系统相连接。
离合式锁芯为一套编码机构，如图5、图6所示，离合式锁芯依靠钥匙1解码。锁芯位于内套8中，并且锁芯插钥匙的一端露出内套、锁套。
编码机构包括多个编码片2，其结构如图7所示，编码片2为圆环片状，多个编码片分为N类，第一类编码片21的圆环外边缘开有第一类编码片离合凹槽211，圆环内边缘设有向圆环中心凸伸的凸块，凸块上开有第一类编码片齿槽212；第二类编码片22的圆环外边缘开有第二类编码片离合凹槽221，圆环内边缘设有向圆环中心凸伸的凸块，凸块上开有第二类编码片齿槽222；第三类编码片23的圆环外边缘开有第三类编码片离合凹槽231，圆环内边缘设有向圆环中心凸伸的凸块，凸块上开有第三类编码片齿槽232；依次类推，第N类编码片上开有第N类编码片离合凹槽、第N类编码片齿槽。这N类编码片的离合凹槽的形状一致，编码片齿槽的形状也一致，不同的是每类编码片的离合凹槽与编码片齿槽的相对位置不同，如图7所示的三类编码片，编码片离合凹槽与编码片齿槽所呈的角度不同，存在角度差，为了叙述方便，将所有编码片离合凹槽统称为离合凹槽，所有编码片齿槽统称为齿槽。每个编码片2上可设置成多个齿槽，每个齿槽的凸伸出高度不等，多个齿槽呈阶梯状，如图7中的三类编码片的齿槽。
多个编码片2沿轴向堆叠，每个编码片可同轴旋转，旋转后所有离合凹槽在同一方向上，形成一条离合通槽200，如图11所示，离合通槽200的宽度大于离合销6的宽度，离合销6可落入离合通槽200内，实现离合销6与整个编码片圆柱体咬合，而离合销6的一部分位于内套8的离合销条形孔81内，通过离合销6实现锁芯、内套8联动，内套8上的连接件84带动锁具的操作系统动作。当所有离合凹槽没有旋转到同一方向时，堆叠的多个编码片整体呈圆柱体，离合销6无法与这个编码片圆柱体相咬合。
为了增加多个编码片旋转过程中的稳定性，并防止钥匙在编码片中间晃动过大，增加导向轴3，其结构如图8所示，导向轴3为多段柱状，导向轴3内部空心，其中前端设有与钥匙1的横截面配合的钥匙孔31，钥匙1可通过钥匙孔31插入导向轴3内。导向轴3的前段设有轴肩36，轴肩上设有凹槽。导向轴3的后段为架体32，架体32的壁上开有条形孔33，条形孔33对应钥匙孔31，钥匙插入导向轴3后，钥匙1上的齿块可露出条形孔33。架体32的外壁固定有轴向的复位条34，复位条34突伸向架体32外侧。架体32的后段设置突出的后护片卡块35。
钥匙1插入钥匙孔31后，钥匙1上设有定位块，可防止钥匙1插入过深，使钥匙1插入后，某一齿块刚好和与其对应的某层编码片对应，保证了位置对应性。
为了与复位条34配合，编码片2上设置有复位块，如图7所示的第一类编码片复位块213、第二类编码片复位块223、第三类编码片齿槽233，统称为复位块，复合条34可与复位块啮合，但两者啮合的作用面与齿块、齿槽啮合的作用面的作用方向相反。
复位条34的作用是使编码片复位到初始状态，通过钥匙反转先后与每层编码片的复位块啮合并角位移到初始位置，即所有编码片的复位块在同一直线上，而离合凹槽与复位块之间的位置不同，所以离合凹槽不在同一直线上，离合销被挤出离合凹槽，如图2、图5中编码片的状态，打乱解码状态回到初始位置，另外，方便解码钥匙插拔自如。
为了在复位时，离合销能平稳地被挤出离合凹槽，在离合凹槽与离合销的作用配合的棱边倒角。
显然，钥匙上也可设置一条复位条代替导向轴上的复位条，其原理、构造相似，不再赘述。
进一步改进编码机构，增加夹片4，结构如图9所示，夹片4为圆环片状，夹片外缘开有夹片凹槽41，所有的夹片在同一方向并且夹片凹槽41始终正对离合销6，离合销6可卡入夹片凹槽41内，夹片外缘的另一处设有夹片凸块42。当离合销6卡入离合通槽200及夹片凹槽后，可实现编码片、离合销、夹片联动，再利用凸块42可卡入内套8内壁的卡槽82中。
进一步增加的后护片5的结构如图10所示，后护片5为圆环片状，后护片5内壁开有后护片卡槽52，后护片外壁开有后护片凹槽51。
编码机构的安装方法：将夹片4、编码片2、夹片4、编码片2……夹片4依次套在导向轴3的架体32上，夹片4、编码片2间隔设置，并保证夹片4、编码片2可旋转，所有夹片的夹片凹槽在同一方向。后护片5通过后护片卡槽52、后护片卡块35固定在架体32后段，其中编码片2外径、后护片5外径相同，安装后，导向轴3的轴肩上的凹槽与后护片5上的凹槽51在同一方向，并且可以和离合通槽200在同一方向。整个编码机构上的所有凹槽都可转动到同一方向，将整个编码机构作为一个“离合器”，稳定性更高。
钥匙1的结构如图5、图6所示，钥匙1呈齿轴状，本实施例中钥匙1有4条轴向齿条，每条齿条上分布多个高度不一的齿块，如图1所示的齿块11和另一齿块12，齿块与编码片上的齿槽单向啮合。钥匙1的作用是实现多个编码片相对旋转不同的角度，使离合凹槽处于同一方向形成离合通槽200。
钥匙1与编码片2的作用过程如图12所示，钥匙1可插入编码片中间，例如，钥匙1上的齿块11可与编码片上的齿槽212啮合，钥匙1旋转带动编码片旋转。同理，其它齿块可与其它编码片的齿槽啮合，当然，钥匙1上的齿块是根据编码片上的齿槽相配的，某一层的编码片与相同的钥匙某一长度位置的齿块相配，同一编码片上的某一高度的齿槽与某一高度的齿块相啮合。
初始状态下，由于不同的编码片上的离合凹槽处于不同的位置，为了旋转钥匙1使多个编码片2的离合凹槽旋转到同一方向，钥匙上，对应不同齿槽的齿块在投影面上的相应地存在角度。例如第M层编码片的离合凹槽与离合销6下方之间的角度为A，第N层编码片的离合凹槽与离合销6下方之间的角度为B，如果A比B大，则第二层编码片对应的齿块与编码片齿槽先啮合，转动角度（A-B）后，第N层编码片对应的齿块再与第N层编码片齿槽再啮合，这样，钥匙旋转的角度一致，但存在啮合的先后顺序，啮合时的角度差等于角度A、B的差值，反之亦然。其它层的编码片也同理先后啮合、转动。
如图13（1）所示，初始状态下，第二层编码片22上的离合凹槽221位于右下侧，第N层编码片25上的离合凹槽251位于左侧，两个离合凹槽都不在离合销6的正下方，但两个编码片的凸块在同一位置，插入钥匙1，此时钥匙1上的齿块均不与齿槽啮合。顺时针旋转钥匙1，如图13（2）所示，第二层编码片22上的齿槽与对应的齿块12刚好啮合，而第N层编码片25上的齿槽尚未与对应的齿块15啮合（图中虚线为不是该层的齿槽）。继续顺时针旋转钥匙，如图13（3）所示，第二层编码片22上的齿槽与对应的齿块12啮合后，钥匙带动第二层编码片旋转了一定的角度，而第N层编码片25上的齿槽与对应的齿块15刚好啮合，此时两层编码片的离合凹槽处于同一位置。继续顺时针旋转钥匙90°，如图13（4）所示，钥匙1带动第二层编码片22、第N层编码片25同时旋转了90°，转转至离合销6的正下方。这个过程中，第二层编码片首先被啮合转动了一定角度，第N层编码片再被啮合，之后同第二层编码片同时转动，也就是说，第二层编码片提前啮合转动的角度弥补该编码片与第N层编码片两者同离合销之间的角度差。同理，其它层的编码片的离合凹槽依次转动到离合销的下方，形成一条离合通槽200，离合销6落入离合通槽200，离合销6与内套联动，实现开锁。
该编码机构正是利用多个编码片2的圆环内边缘的不同位置设置齿槽、同一编码片上不同的齿槽高度，根据需要实现高量级的编码信息，理论上可以实现无穷量级的编码，只有通过与之相配的钥匙1，转动钥匙1，钥匙上的齿块与编码片上的齿槽先后啮合，最终同时将所有编码片同时旋转到离合销6处，才能实现开锁。由于钥匙1必须与编码机构相配，而编码机构的编码量级大，因此钥匙1的仿造难度非常大，技术开锁的难度大，采用该编码机构的锁芯安全性更强。
开锁过程：如图14所示，将钥匙1完全插入导向轴3，顺时针旋转钥匙1，而钥匙1上的齿块与编码片上的齿槽一一对应，继续旋转钥匙1，锁芯的解码过程如上文所述以及图13所示，旋转到位后，如图15所示，所有的离合凹槽形成离合通槽200，离合通槽200正对离合销6的下方，弹簧推动顶销71下滑，将离合销6下部挤压进入离合通槽200，通过离合销6实现锁芯与内套8联动，如图16所示，继续旋转钥匙1带动锁芯、离合销6、内套8转动，内套8的连接件84与锁具的操作系统相连接，连接件带动锁具操作系统实现开锁。
上锁时，逆时针旋转钥匙1带动导向轴3转动，导向轴3上的复位条34与其中一个编码片2上的复位块啮合，由于开锁后所有编码片2与内套依靠离合销6是联动的，如果导向轴3带动其中一个编码片旋转，那么内套8也联动旋转，旋转过程中内套8的连接件84拨动锁具的操作系统实现上锁。继续逆时针旋转，当内套上的限位槽83右端部与限位销72接触后，如图17所示，内套8受到限位销72的限制而不再旋转，此时离合销6、离合销条形孔81也刚好正对锁套9内壁的凹槽、顶销71，再逆时针旋转钥匙1，带动导向轴3、其中一个编码片2旋转，离合销6被从离合通槽200中挤出，离合销6上部进入锁套9内壁的凹槽内，再继续逆时针旋转，导向轴3上的复位条34与其它编码片2上的复位块啮合，将所有编码片2的复位块、齿槽旋转到同一位置，而每个编码片上的离合凹槽不在同一位置，实现编码机构的复位。
实施例二：
如图18所示，本实施例中，导向轴301、钥匙101的结构与实施例一不同，钥匙101只有一条齿条，齿条上有4种高度不等的齿块，而对应的导向轴301也相应的只有一条条形孔，每个编码片有1个复位块、4个层阶梯状的齿槽,同一层编码片的其中一个齿槽与其中一个齿块啮合，但每个编码片上，离合凹槽与齿槽的相同位置不同。其它结构与实施例一相同。
实施例三：
如图19所示，本实施例中，编码片和钥匙102的结构与实施例一不同，每个编码片有1个复位块、1个齿槽，钥匙102上有4条齿条，每条齿条上只有一种齿块，但每个编码片上，离合凹槽与齿槽的相同位置不同。其它结构与实施例一相同。
实施例二和实施例三中，由于钥匙上的齿条、编码片上的齿槽数量较少，虽然也能实现该技术方法，当编码信息量较少。理论上编码信息的数值是无限的，但是，在实体设计中要考虑：结构的大小、编码角度差异量大小、加工工艺性能等因素进行综合评定。