专利名称：锁芯,锁芯的柱塞及其制造方法
技术领域：
本发明涉及锁芯(lock cylinder)，锁芯的柱塞以及锁芯的制造方法背景技术锁芯是一种可以装配到锁闩机构(例如门锁闩机构)等中的设备，使其成为由钥匙控制的锁闩机构。因此，锁闩机构主要有一个在其内形成的开口，开口的尺寸和形状均是特定的，使其可以安装一个标准锁芯。因此锁芯可以不由锁闩机构厂商制造。
锁芯通常包括一个设置在锁芯本体内的可转动的柱塞。锁芯的本体带有多个锁销，这些锁销由弹簧偏压向柱塞。所述柱塞有一些孔，孔中装有相应的柱塞销。当将标准钥匙插入匙槽(key-way)中时，该钥匙就将柱塞销向外推预定的距离，每一个柱塞销与相应的锁销啮合，从而克服弹簧力也将锁销向外推。结合标准钥匙的形状，调整各个柱塞销的长度，使每个柱塞销与相应的锁销之间的接点沿柱塞的周边对齐，这样，柱塞就可以在本体内转动。但是，当取出钥匙或插入不正确的钥匙时，这些接点并不对齐，一个或多个锁销的部件伸到柱塞中，有效地防止柱塞的转动。
锁芯还包括一个传动件，该传动件可以由柱塞带动，，并与装有锁芯的锁闩机构的各构件啮合；因此，柱塞的转动可以使得传动件将锁闩机构的各构件处于锁定状况或脱离锁定状况。
锁芯可以是“单头”式，它包括一个柱塞和一个传动件，锁芯也可以是“双头”式，此时它包括两个相对的柱塞以及一个在这两个柱塞之间的传动件。单头锁芯用于只需要从一个方向(例如从安装有锁闩机构的板的一侧)用钥匙进行控制的锁闩机构，而双头锁芯用于需要从两个相反方向(例如从安装有锁闩机构的板的两侧)用钥匙进行控制的锁闩机构。
柱塞通常有一个特定形状的匙槽，该形状只有厂商才有。如果要将标准钥匙插到匙槽中，则该钥匙就应当与该形状匹配。
柱塞通常由合适材料(例如黄铜)的固体棒制成，通过机加工的方法在柱塞中形成销孔和匙槽。由于匙槽是在柱塞中机加工成的，所以就要求匙槽延伸到柱塞的周边上。
当锁芯装到锁闩机构中，而且将锁闩机构组装到板上或其它可以固定该锁闩机构的部件上时，用户就可以触摸到锁芯的一端(这里将其定义为“前端”)，具体地说可以将钥匙插入柱塞的一端。
在组装期间，从前端将柱塞插到锁芯本体中，并由一个锁环或其它构件将柱塞维持在锁芯中，从而防止柱塞从本体中反向脱出。然而试图闯入者知道，只要用力将柱塞从锁芯脱出，就有可能使锁芯遭到破坏，而且锁环也不是总能避免这种破坏。一旦柱塞脱出和锁芯遭到破坏，则锁闩设备通常就不能起到作用。
国际专利申请WO97/07309介绍了一种由几个独立构件构成的锁芯，这种锁芯可以将柱塞从“后端”装到锁芯的本体中，也就是说从与锁芯的前端相对的那一端将柱塞装到本体中。
美国专利US3702553和4472953介绍了几种锁芯，特别是适用于锁芯的柱塞，所述锁芯由两个独立元件构成。由于柱塞的两个元件可以分别制成，所以它们可以由模铸制成，而不是用固体材料机加工而成。在美国专利US3702553中，在将柱塞的两个元件插到锁芯的本体中以前，先用一个套将柱塞的这两个元件保持在一起。
另外还知道，在锁芯前端的附近装上一个可转动的“防钻”盘，该盘可以非常灵活地转动，从而很难甚至不能钻出柱塞，盘与钻头一起转动，因而防止钻头从盘或柱塞中取出大量金属。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种改进的锁芯以及该锁芯的柱塞，该锁芯比公知锁芯的优点更多。
根据本发明，所提供的锁芯有一个本体，本体中包含可转动的柱塞，该本体的前端在使用时可以插进钥匙，柱塞中形成有一个匙槽，而且还有至少一个适于安放锁销的孔，柱塞由至少两个独立元件制成，每一个元件中形成有匙槽的一部分，从与前端相对的一端将柱塞组装到锁芯的本体中。
由于柱塞是由至少两个独立元件制成的，所以不需要使匙槽延伸到柱塞的周边，而是可以让匙槽更靠近中心。另外，柱塞元件可以模铸形成，而不是用一个固体棒机加工成的。此外，不需要使柱塞的元件全部用相同的材料制成，也就是说，对于具有销孔的元件来讲，可以要求用比较硬的材料，例如上面具有机加工的孔的黄铜，而其余元件用铝或锌基材料模铸而成。
从与前端相对的一端将锁芯与柱塞进行配合组装，这样就能使柱塞从锁芯的前端强制拆除的可能性减少，即可以从后面安装锁芯的一个具体好处是企图闯入者很难强行从锁芯上拆除柱塞。
锁芯本体最好在其前端附近包括一个唇状设备，该唇状设备的尺寸小于柱塞的直径。因此，唇状设备可以减少强行将柱塞从锁芯的前端拆除的可能性。由于唇状设备所用的材料最好与本体其余部分的材料相同，而且最好与这些其余部分形成一体，所以强行拆除的阻力要远大于锁环等，因为锁环等本身是从前端进行安装的，所以容易在未经允许的情况下从前端拆除。
该锁芯最好包括一个形状像“防钻”盘的可转动盘；通常将该盘设置在唇状设备和柱塞之间，盘的直径大于唇状设备的尺寸。因此，从后面组装柱塞的一个附加优点是可以在前端附近安插一个防钻盘，该防钻盘基本由唇状设备永久维持住。该可转动的盘有一个开口，这样就可以将钥匙通过盘插入并进入柱塞的匙槽中。
在一个优选实施例中，盘的开口形状与柱塞的匙槽形状不完全匹配。根据该实施例，试图配制钥匙，或是试图用“复制”钥匙的企图闯入者，不能通过观察可转动盘的开口看到柱塞的匙槽形状，也可以使柱塞的匙槽包括至少一个附加轨道，或可转动盘的开口中所没有的其它构型，从而使非标准钥匙可以通过盘，但仍不能插到匙槽中。
通常，匙槽的形状沿其整个长度并不是均匀的。所以，匙槽的一个或多个特征可以沿匙槽限定部分路径，只让具有相应的非均匀形状的特定钥匙配到该路径中。用这种方法，即使企图闯入者知道在柱塞的前端的匙槽形状，也不能够制造出可以配到柱塞中的复制钥匙。而在现有技术的设计中，因为匙槽是在固体柱塞中经机加工得到的，所以匙槽的形状沿其整个长度是均匀的，但是发明人了解到，这不需要用由一个以上独立元件构成的柱塞，从而提高了安全可靠性。
另外还描述了可以装到上述锁芯中的柱塞，所述柱塞由多个独立元件构成。
现在结合附图用实施例来描述本发明，其中图1是现有技术的“欧洲形式”的锁芯的端面图；图2是一个与图1的锁芯的匙槽配合的钥匙形状的放大图；图3是图1锁芯的部分侧视图；图4是用多个独立元件构成的锁芯的局部侧视图；图5是本发明的锁芯的局部侧向剖视图；图6是用在图5锁芯中的柱塞的端面图；图7是图5锁芯的可转动防钻盘的端面图；图8是图6柱塞各独立元件中的一个元件的侧视图；图9是适于配到图6柱塞的匙槽中的钥匙的局部侧视图；图10是柱塞的另一种构造的端面图；和图11是柱塞的又一种构造的端面图。
具体实施例方式
图1中现有技术的锁芯10为“欧洲式”。本发明的锁芯(图5)也是“欧洲式”。但是，显然锁芯的形状是由装有该锁芯的锁闩机构确定的，因此，本发明根据需要可以采用不同的形状。
图1是从“前端12”看到的锁芯10的端面图。所以，前端12有一个匙槽14的入口，该端是用户在使用时可以看到的一端，用户在此插进钥匙16(图2)。
锁芯包括一个可转动的柱塞20，用公知的方法在该柱塞中加工出匙槽14。柱塞的形状通常由柱塞的专门厂商选择，而且只有该厂商才能有。应理解的是，钥匙16的形状必须与匙槽14的形状一致。匙槽14仅是一种示意图，应理解的是，具体形状的设计并不受限制，也就是说，不论是轨道22还是槽口24的数量和位置，以及匙槽的总体尺寸均不受限制。
柱塞20有一个扩口端26，该扩口端用于限制柱塞能够插到锁芯10的本体30中的距离。匙槽14通过扩口端26延伸。该扩口端26内形成有一个圆形凹区32，目的是为了便于安插钥匙。
本领域的技术人员将会很清楚，柱塞20还带有多个销(未示出)，这些销与锁芯所带的，具体地说与“欧洲式”锁芯10的部件34所带的，被弹簧偏压的锁销(也未示出)啮合。。应该作这样的布置标准钥匙16一旦插到匙槽14中，柱塞20就会在锁芯本体30中转动，这样就能使柱塞所带的凸耳36转动，从而带动传动件40，而该传动件又以公知的方法与锁闩机构(未示出)相互作用。当取出锁或将非标准钥匙插入时，就不会使柱塞转动。
用公知的方法将柱塞20从前端装到本体30中。虽然图中没有示出，但应当设置一个避免将安装好的柱塞从前端取出的设备，该设备可以包括一个锁环，面板或孔罩，锁环，面板或孔罩顺序固定到锁芯(或锁闩机构)上，并盖住扩口端26的一部分。
锁芯10是双头，它包括两个相对的柱塞20，这两个柱塞装到锁芯本体30的相对的两个部件上，一个柱塞和本体的一个部件处于传动件40的任一侧。
图4示出的是双头锁芯的“截面”图，该锁芯由两个相对的锁芯部分42(可以是相同的)构成，一个连接部或桥44位于这两个锁芯部分之间。该锁芯与国际专利申请WO97/07309描述的有些相似。
应理解的是，这种包括独立部分的组装件的结构，可以接触到本体30的后端28(当各部件42和44分开时，接触到后端是有利的，因此可将柱塞20从后端插入。而在图1和3的“单件”实施例中，不可能从与传动件40相邻的端部插入该柱塞)。然而，在图4所示的结构中，柱塞20与图3所示的柱塞20相同，所以图4所示的柱塞从前端进行安装。
由于本发明的特征在于从与前端相对的后端插入柱塞，所以本发明要求用几个独立构件组装成锁芯。因此在图5所示的实施例中，锁芯部件46适于固定到一个连接部或一个桥(图5中没有示出，但可参看图4的桥44)上；可以用任何合适的方法，例如现有技术文献中描述的任一种方法将锁芯部件46固定到一个连接部或一个桥上。如果需要的话，再将连接部或桥固定到另一个锁芯部件46上，以便形成双头锁芯。
锁芯部件46包括一个通孔50，在前端52附近该通孔变窄；特别是变窄的部分形成了一个唇件54，唇件的尺寸小于柱塞56的直径。唇件54最好是圆形，这样就使唇件的直径小于柱塞56的直径。在该实施例中，唇件54是连续的，但在另一些实施例中，唇件是不连续的，它包括一个或多个朝内突伸的“指”。
应当注意的是，提供尺寸比柱塞的直径小的唇件，仅仅根据柱塞中的匙槽处在中间位置时的设计才有效；也就是说，在柱塞中加工匙槽，并要求使该匙槽延伸到柱塞的周边的设计中，唇件会遮住一部分匙槽并防止钥匙插入。然而利用本发明，由两个或更多的独立元件制造柱塞，就可以使匙槽离开柱塞的周边一段距离，所以唇件54一点儿也不遮住匙槽。
在唇件54和柱塞56之间是一个可转动的盘60。该盘60中形成一个开口62(也参见图7)，这样就使特定形状的钥匙通过该孔与柱塞56中的匙槽64对准并进入该孔(图6)。然而应明确的是，在盘60中的匙槽62足够窄使其能防止钻头尖接触柱塞56，从而即使企图闯入者力图钻出柱塞，钻头尖也只能接触盘60，使该盘转动，这样也就有效地防止了钻头取出更多的材料。
应注意的是，唇件54与锁芯部件46的本体为一体；而防钻盘本身是公知的，不可能预先牢固地将该盘装到锁芯上，也就是说，不需要单独的盖板或孔罩，盖板或孔罩本身会被企图闯入者从前端取下。
尽管所示的锁芯部件46的孔50除前端52附近的唇件54以外均是连续的，但在另一些实施例中，可以在靠近唇件54的孔中增加一个台阶，该增加的台阶用于设置防钻盘，具体地说该台阶防止柱塞56移动到与盘紧固啮合的地步，这种紧固啮合会使盘的效果降低。
在与自由端52相对的端部附近的孔50的端部钻有螺纹，因此该端可以安放具有外螺纹的轴衬60，该轴衬用于将柱塞56固定在孔50中。柱塞56带有一个可以通过轴衬60并与锁芯的传动件(未示出)啮合的臂58。
在图5中所示的柱塞56略小于孔50，当然也可以理解，柱塞在孔50中实际上是贴紧的，但可以滑动配合在孔50中，也就是说，当插入标准钥匙50时，该柱塞可以转动，但防止有间隙。
而在某些实施例中，可以要求使盘60的开口为简单矩形，钥匙可以通过该开口，本发明的另一个有价值的附加可靠特征在于，盘60的开口形状可以与匙槽64的不同，该特征示于图6和7中。因此，匙槽64包括两个槽口66a，66b(对应于标准钥匙68上的各个轨道(图9))，以及两个轨道或突起70a，70b(处于钥匙68的对应槽口中)。盘60上的开口62具有相应的槽口和突起。但是，开口62还有另一个槽口72，该槽口不是在匙槽64中。所以，企图通过插进一把“复制”(Master)钥匙或者得到一把与开口62的形状匹配的钥匙，就想通过锁芯的试图闯入者就不能将钥匙插到匙槽64中。
显然，除了匙槽64中的特征之外，开口62可以有任何能使钥匙具有匙槽64的标准形状的特征，从而使钥匙既可以通过开口，又可以防止某些能通过开口62的钥匙进入匙槽64。
在另一些虽然不太理想的实施例中，柱塞中的匙槽可以是普通结构，也可以是矩形截面，但没有任何轨道或槽口。但防钻盘可以有一些轨道和槽口，该防钻盘可以使做成的锁芯与专门厂商的钥匙形状相符。该实施例不会有上述附加的安全性能，但结构简单，并且柱塞的设计是通用的。
图6还示出了由两个独立元件74和76形成的柱塞56，在该实施例中，这两个元件基本是柱塞56的一半。元件74和76最好是模铸的，每一个均包括一部分销孔(未示出)，在组装好的柱塞中，这些孔支撑所述柱塞销，当标准钥匙不在匙槽中时，孔还可以安放各个锁销的一部分。
图8和9示出了本发明的另一个优选结构。因此，由于匙槽的一部分是形成在柱塞的各个元件74、76中，所以匙槽沿其整个长度的形状不必需是均匀的。在所示的实施例中，槽口22b终止在匙槽64的端部78的前面。所以，标准钥匙68的相应轨道80也应当终止在钥匙端部的前面，从而使钥匙68完全插到匙槽中。另外，除了匙槽的端部以外，企图闯入者不能在柱塞的前端看到匙槽，一点儿也不知道匙槽64中确定的凹槽，除非钥匙沿其长度没有一个或多个结构特征变化，否则企图闯入者发现与柱塞前端的匙槽形状匹配的钥匙不能完全插到匙槽中。
这种结构特征可以使锁芯厂商更安全地控制钥匙的复制，钥匙切割机通常只能对该钥匙68中的边82进行加工(图9)，但不能加工轨道80，因此，锁芯厂商可以更好地控制具有理想轨道形状的钥匙毛坯的供应，例如可以将具有一种特定形状的锁芯供应到一部分地区，而将具有不同形状的锁芯供应到另一部分地区，各部分地区的钥匙毛坯不能互换。
当然，也可以沿匙槽的长度在一个以上的部位改变形状，但为了防止非标准钥匙插入，形状变化就必须在匙槽的端部增加材料，这是因为材料取出以后不能防止非标准钥匙的插入。另一个增加材料的合适部位是在匙槽64的下端附近，例如在图8虚线所示的位置。
在图10所示的实施例中，柱塞86由三个独立元件构成，在该实施例中，这些元件的材料不完全相同。因此，由于两个比较复杂的元件88和90它们共同形成匙槽的绝大部分，所以，这两个元件用模铸制成，例如用铝或锌基材料模铸而成。元件94有匙槽的一部分，但显然是形成有销孔的元件；为了更好地确保销可靠地工作，最好在一个硬材料上钻销孔，例如黄铜，为此，该实施例中的元件94由黄铜构成。应注意的是，元件94还包括匙槽的一部分，但在另一些实施例中，可以改变各元件之间的关系，使里面形成有销孔的元件没有任何匙槽。
图11表示另一个由四个元件构成的柱塞96，每一个元件包括匙槽的一部分。
显然，也可以提供具有四个以上元件的其它实施例，根据需要还可以提供具有两个，三个或四个元件的结构不同的实施例。另外，匙槽不一定是普通矩形形状，例如通常可以是具有轨道和/或凹槽的“L”形，“T”形，“U”形，圆形或多边形，从而使匙槽得到所需要的形状(专门厂商)；对于所需的特定形状，可以选择元件的数量以及它们的布置。
不论柱塞的具体设计以及构成柱塞的元件的数量如何，最初都可以将柱塞组装到一个套筒(未示出)中，在组装到本体中以前，该套筒将各元件保持在一起。另外，可以定好套筒的尺寸，以便将其装到本体的孔中，这样，套筒就是组装好的锁芯的一个永久构件，套筒具有与柱塞的各销孔对齐的销孔，并被固定与柱塞一起转动。
在套筒作为组装好的锁芯的一个永久构件的实施例中，套筒的内部形状和柱塞的对应周边可以是圆形，这样，套筒和柱塞保持在一个特定的角度关系，柱塞不可能在套筒中转动。套筒的内部形状例如可以是六边形，四边形或三角形，而柱塞的周边也是类似形状。在某些实施例中，柱塞的周边可以是多边形，多边形的边的数目与构成柱塞的元件数相匹配。
另外，柱塞的外部形状和套筒的内部形状通常可以是圆形，但套筒具有向内伸出的突缘等，突缘可以位于柱塞的一个元件的相应槽口中，使柱塞的一个元件可以利用突缘相对于套筒保持定位，其余元件通过它们与该一个元件的啮合保持定位。
权利要求
1.一种锁芯，该锁芯有一个本体(46)，本体中包含可转动的柱塞(56)，该本体的前端(52)可以插进钥匙(68)，柱塞中形成有一个匙槽(64)和至少一个销孔，该柱塞由至少两个独立元件(74，76)制成，每一个元件中形成有匙槽的一部分，从与前端相对的一端将柱塞组装到锁芯的本体中。
2.根据权利要求1所述的锁芯，其中本体在其前端附近包括一个唇状设备(54)，该唇状设备限定出一个孔，孔的尺寸小于柱塞的截面尺寸。
3.根据权利要求2所述的锁芯，其中唇状设备的材料与本体的其余材料相同。
4.根据权利要求3所述的锁芯，其中唇状设备是连续的，并限定一个基本为圆形的孔，柱塞的截面基本为圆形，孔的直径小于柱塞的直径。
5.根据权利要求2所述的锁芯，其中锁芯包括一个可转动的“防钻”盘(60)，该盘位于唇状设备和柱塞之间，盘的直径大于唇状设备的尺寸，该盘上有一个穿过该盘的孔(62)，以便可以插入钥匙。
6.根据权利要求5所述的锁芯，其中孔在唇状设备附近有一个台阶，台阶的轴向尺寸至少与盘的厚度相同，台阶的侧向尺寸小于柱塞的横截面尺寸，但大于盘的横截面尺寸，盘靠近所述台阶。
7.根据权利要求5所述的锁芯，其中盘的开口(62)的形状不对应于匙槽(64)的形状。
8.根据权利要求1所述的锁芯，其中匙槽不延伸到柱塞的周边。
9.根据权利要求1所述的锁芯，其中柱塞的至少两个独立元件由不同的材料制成。
10.根据权利要求1所述的锁芯，其中匙槽的形状沿其整个长度并不均匀一致。
11.一种装配到权利要求1所述的锁芯中的柱塞。
12.一种制造锁芯的方法，该方法包括如下步骤(i)提供一个具有至少一个销孔和一个适于接受锁柱塞(56)的孔(50)的锁芯本体(46)，本体还有一个可以插进钥匙(68)的前端(52)以及一个与前端相对的后端，所述孔在前端附近具有至少一个用于限定唇状设备(54)的台阶，(ii)提供一个防钻盘(60)，该盘的直径大于唇状设备的尺寸，但小于孔其余部分的尺寸，从后端将盘插到孔中，(iii)提供一个权利要求11所述的柱塞(56)，将该柱塞从后端插到孔中，(iv)插进一个紧固设备，以便将柱塞固定在孔中，以及(v)将本体固定到一个连接部件上，连接部件带有一个锁传动件。
13.根据权利要求12所述的方法，其中邻近后端的孔的一部分上开有螺纹，所述紧固设备是一个有螺纹的轴衬，该轴衬可以插到孔的有螺纹的部分中。
全文摘要
本发明涉及一种锁芯。根据本发明，所提供的锁芯有一个本体(46)，本体中包含可转动的柱塞(56)，本体的前端(52)可以插进钥匙(68)，柱塞中形成有一个匙槽(64)，而且还有至少一个销孔，柱塞由至少两个独立元件(74，76)制成，每一个元件中形成有匙槽的一部分，从与前端相对的一端将柱塞组装到锁芯的本体中。本发明还涉及一种装配到本发明的锁芯中的柱塞，以及制造这种锁芯的方法。
文档编号E05B9/00GK1425099SQ0081861
公开日2003年6月18日 申请日期2000年11月27日 优先权日1999年11月26日
发明者安东尼·W·基布尔 申请人:安东尼·W·基布尔