一种指纹锁的凸轮机构的制作方法

本实用新型涉及防盗锁领域，具体涉及一种指纹锁的凸轮机构。

背景技术：

指纹锁在构造上一般包括锁具外面板、锁具内面板、执手、锁体、备用机械钥匙、指纹识别系统或密码识别系统以及在其控制下的电机离合器或电磁离合器。

一般情况下，指纹锁通过反方向旋转执手（即反提执手）来完成上锁动作，或者关门即自动上锁；当采用指纹或密码开锁时，指纹识别或密码识别正确后，电机离合器或电磁离合器闭合，通过正方向旋转执手来完成开锁。当指纹、密码不正确时，执手只空转一定角度，当继续强行旋转执手时，就会破坏锁具的相关部件；当采用钥匙开锁时，均通过插入钥匙并旋转钥匙来完成。当钥匙不正确或无钥匙时，锁芯便不能旋转，这样就给强开工具破坏锁芯以及开启锁具提供了支点。同时，机械锁芯的各项性能指标，只取决于锁芯自身结构和质量等级，与指纹识别系统、密码识别系统的性能优劣无关。因此，全套指纹锁的各种性能，尤其防盗开性能（包括防技术性开启、防破坏性开启等性能）只能取决于二者的短板。

为了克服指纹锁存在的弊端，提高指纹锁的整体性能，一种“与指纹锁配套的锁芯固定式十字机械防盗锁”（专利申请号201610990489.0）提出了指纹识别系统与锁芯固定式十字机械防盗锁的配套使用方案，主要通过采用特殊结构的凸轮机构和各自单独运行的双离合器，使得指纹识别开锁、插入钥匙开锁以及上锁操作均通过同一个执手来完成，其中的核心部件之一即凸轮机构主要由力矩限制器、从动环、凸轮环、拨轮组合而成，另一核心部件即副离合器的闭合动作通过钥匙的插入来完成，主离合器、副离合器之间相对独立、互不干扰，因此整套锁具在保持指纹识别系统便利性的同时，还兼具该机械防盗锁的防技开、防强开、防破坏、执手能空转等性能特点。

上述方案中，主离合器用于指纹识别后的开锁驱动连接；副离合器用于钥匙开锁时的开锁驱动连接。主、副离合器均与凸轮机构配合使用，共同完成执手的动力传递或控制、阻止执手的旋转运动。

由此而知，凸轮机构是上述方案的核心部件，同时也是锁体的重要组成部分，其结构特点直接影响全套指纹锁的整体性能。上述方案尽管实现了预期目标，但毕竟锁芯钥匙孔原有的通透性没有了，不便于清除锁孔异物，同时结构布局相对有些分散。

技术实现要素：

为克服前述专利技术存在的弊端，本实用新型提供一种替代的指纹锁的凸轮机构，即取消通过钥匙孔驱动而完成闭合动作的副离合器，增加一个以凸轮环作为止动部件的副离合器，并且主、副离合器均集中设置在凸轮机构中，电机传动装置同时驱动两个离合器运行，在保持锁具各项性能指标不降、用途不变的情况下，结构更加紧凑，稳定性、安全性更加突出，并使锁芯原有的通透性得以恢复。

本实用新型采用如下技术方案：

一种指纹锁的凸轮机构，位于指纹锁的锁体中，全套指纹锁包括指纹识别系统、秘密识别系统、锁具内外面板、执手、锁体、钥匙、主锁栓和锁舌，其中，锁体主要由防撬板、背板、扣盖、钥匙开锁控制机构、凸轮机构、驱动执行部件、电机以及电机传动装置组成，所述钥匙开锁控制机构包括锁芯、内转动环、外转动环、弹子组和拨环，所述驱动执行部件包括正向驱动盘、反向驱动盘、摆杆、主拉板、T形转板、副拉板、主联动片、联动轴、副联动片、室内旋钮、室内转轴、室内驱动盘、驱动片，主拉板、副拉板分别与天地杆连接，所述凸轮机构包括凸轮轴、力矩限制器、从动环、凸轮环、拨轮、主离合器和副离合器，凸轮轴的一端伸出锁体外，与执手的方形轴孔活动连接，凸轮轴的另一端与从动环内圆孔活动装配，力矩限制器包括主动片、钢珠、从动片、从动盖、止推弹簧或碟型弹簧，当强力扭转执手时，主动片与从动片、从动盖打滑，执手空转，从动盖的外侧与防撬板之间设有从动环双向复位卷簧，防撬板上设有从动环复位挡销和从动环限位柱，分别用以实现从动环的复位和限制从动环的正向转动角度，从动环的里侧端穿过背板的扁轴部分与反向驱动盘固定装配、圆轴部分与摆杆铰接，凸轮环中心孔与从动环的台阶轴外圆面活动装配，凸轮环的里侧端面与背板活动接触，凸轮环的外侧端面与从动环的台阶轴立面活动接触，凸轮环的外圆面上设有上凸缘、下凸缘、联推凸缘和限位凸缘，限位凸缘在静态下与固定于背板上的凸轮环限位柱接触，凸轮环的左侧设有凸轮环复位连接柱，并与凸轮环复位拉簧连接，凸轮环复位拉簧的另一端与锁体连接，凸轮环的里侧还开有与凸轮环中心孔同轴心的凸轮环装配孔，其直径大于凸轮环中心孔直径，其孔深则小于凸轮环的厚度，该凸轮环装配孔与联推凸缘、限位凸缘以及背板所围成的空间内活动装入拨轮，该拨轮包括拨轮圆柱体和拨轮突出体，拨轮圆柱体的拨轮回转孔与从动环的台阶轴外圆面活动装配，拨轮圆柱体向里侧延伸部分与背板的轴孔活动装配，其穿过背板部分为扁轴、并与正向驱动盘固定装配，静态下，拨轮突出体的左侧侧面与拨轮限位柱活动接触，拨轮限位柱固定于背板上，但不阻碍联推凸缘的正向转动，拨轮突出体右侧设有拨轮复位连接柱，并与拨轮复位拉簧连接，拨轮复位拉簧的另一端与锁体连接，静态下，联推凸缘与拨轮突出体的左侧侧面设有一定间隙，即联推凸缘正向转动一定角度后与拨轮突出体的左侧接触，主离合器设置在拨轮突出体与台阶轴之间，包括挂挡销、挂挡销滑道、挂挡销推簧、台阶轴豁口，其中，台阶轴豁口设在从动环的台阶轴上，挂挡销滑道设在拨轮突出体内，并活动装入挂挡销和挂挡销推簧，静态下，挂挡销的一端对准台阶轴豁口，另一端伸出到拨轮突出体外侧，挂挡销在电机传动装置推动下能够插入到台阶轴豁口中，凸轮环转动时，凸轮环的上凸缘先与拨环突出端接触并推动内转动环、外转动环同步转动，内转动环旋转至终点后，凸轮环的下凸缘与外转动环上的锁止柱接触，推动外转动环继续单独转动，正向驱动盘正向转动时，通过摆杆、主拉板、T形转板、副拉板进而推动主锁栓、天地杆正向移动，同时，正向驱动盘还通过推动主联动片、联动轴、副联动片转动，进而拉动锁体外部的锁舌回缩，反向驱动盘反向转动时推动摆杆反向摆动，进而驱动主锁栓、天地杆反向移动，室内旋钮转动时，通过室内驱动盘、驱动片进而驱动锁栓、锁舌移动，其特征是：副离合器设置在从动环与凸轮环之间，包括止动销、止动销滑道、止动销推簧和副离合压盖，止动销滑道沿着从动环的径向设置在台阶轴立面上，副离合压盖中间一侧开有止动销通孔，副离合压盖对应止动销滑道，并通过螺钉固定在从动环外圆面上，止动销滑道中活动装入止动销和止动销推簧，止动销的一端设有开口并与止动销推簧接触，另一端在止动销推簧作用下与副离合压盖接触，并且其中间较窄的部分穿过止动销通孔伸出到从动环外侧，当电机驱动电机传动装置运行时，电机传动装置同时与主离合器挂挡销的外侧端和副离合器止动销的外侧端接触，推动二者同时向里侧移动，止动销的里侧侧面还设有卡块，并位于台阶轴立面之外，凸轮环外侧设有弧形滑道，均以凸轮环中心孔的轴心线为中心，弧形滑道的宽度大于卡块的长度，弧形滑道的深度大于卡块的厚度，弧形滑道包括位于右部、里侧的正向滑道和位于左部、边缘处的反向滑道，正向滑道与反向滑道的相通处为垂直方向的端口，该端口的右侧为右凸台，卡块能在正向滑道、反向滑道以及端口中滑行，静态下，卡块位于端口中并且左侧对准反向滑道、右侧与右凸台接触或留有一定间隙，上锁时，卡块沿着反向滑道运行，指纹开锁时，止动销的卡块被电机传动装置推入正向滑道并能在其中运行。

上述方案中，主、副离合器均与凸轮机构配合使用，共同完成执手的动力传递或控制、阻止执手的旋转运动，在构造上相互交融、互为依托，各自均不能成为独立机构，所以将主、副离合器划归凸轮机构的组成部分。

具体操作过程及原理如下：

1.室外上锁操作过程：静态下，主离合器的挂挡销未插入到台阶轴豁口中，主离合器处于分离状态，副离合器止动销的卡块位于端口中并且左侧对准反向滑道、右侧与右凸台接触或留有一定间隙，即副离合器也处于分离状态。当反向旋转执手时，主离合器不会阻止从动环转动，而副离合器的卡块则沿着反向滑道运行，故反向驱动盘能够跟随反向转动，并推动摆杆反向摆动，摆杆再通过主拉板、T形转板、副拉板进而推动主锁栓和天地杆移动，完成上锁动作，之后执手在从动环双向复位卷簧的作用下复位；

2.钥匙开锁过程：静态下，止动销的卡块位于端口中并且右侧与右凸台接触或留有一定间隙。插入钥匙，正向旋转执手，从动环跟随转动，主离合器的挂挡销不会阻碍从动环转动，从动环通过卡块推动右凸台进而推动凸轮环跟随转动，凸轮环的联推凸缘转动一定角度后与拨轮突出体的左侧接触，进而推动拨轮及正向驱动盘正向转动。若钥匙正确，外转动环的锁止柱不会阻止凸轮环的全程转动，进而推动摆杆正向摆动，摆动再推动天地杆、主锁栓及锁舌移动，完成开锁动作，之后凸轮环、拨轮、从动环分别在凸轮环复位拉簧、拨轮复位拉簧、从动环双向复位卷簧的作用下复位；若钥匙不正确或无钥匙，则外转动环不能继续单独转动，锁止柱阻止凸轮环、拨轮及正向驱动盘继续转动，锁具不能开启。

3.指纹、密码开锁过程：当指纹识别正确或密码正确后，电机通电、旋转，电机传动装置同时推动挂挡销和止动销向里侧移动，其中，挂挡销插入到台阶轴豁口中、卡块进入正向滑道，之后正向旋转执手，凸轮环不会阻止从动环转动，从动环的台阶轴豁口推动拨轮以及正向驱动盘转动，与前述原理相同而完成开锁动作，之后执手复位；若指纹识别或密码识别不正确，电机传动装置不能推动挂挡销和止动销向里侧移动，此时正向旋转执手，从动环不能直接带动拨轮转动，但通过卡块、右凸台能够推动凸轮环正向转动，因为没插入正确钥匙，凸轮环不能全程转动，当联推凸缘与拨轮左侧侧面接触前，外转动环的锁止柱会阻止凸轮环继续转动，锁具不能开启。

现有技术中的指纹锁存在一种隐患：指纹识别或密码识别正确后完成开锁并且执手复位后，不能永久性地确保离合器彻底分离，存在其他人能够二次开启的可能性。本实用新型的凸轮机构的双离合器在指纹开锁后的复位过程，包括挂挡销复位和止动销复位两个动作，并且各自单独运行、互不干扰。如果挂挡销未复位，即主离合器未分离，但止动销已复位，凸轮环在没有正确钥匙的情况下通过右凸台的阻止作用仍能保证锁具不能开启。相反，若挂挡销已复位，即主离合器已分离，但止动销未复位、卡块仍处在正向滑道中，则执手空转，锁具仍然不能开启。只有当挂挡销未复位、止动销也未复位的情况下才能出现他人能够二次开启的可能，所以本实用新型凸轮机构相比普通指纹锁，增加了一道保险。

4.空转：上述各种操作过程中，执手若不能正常转动或已正常转动至终点但还强力扭转执手时，力矩限制器中的主动片克服止推弹簧或碟型弹簧的推力与从动片、从动盖打滑，执手能够空转。

本实用新型的有益效果是：

通过采用一体化的凸轮机构，主、副离合器均设置在凸轮机构中，结构紧凑、简单，钥匙孔恢复了原有的通透性，而锁具的性能指标不但没有降低，相反还增加了一道保险，并且整体制造成本略有降低。

附图说明

图1：凸轮机构装配示意图；

图2：锁具总体装配示意图；

图3：锁体局部装配示意图；

图4：从动环主视图；

图5：从动环俯视图；

图6：图4的A向视图；

图7：副离合器局部装配示意图；

图8：止动销三视图（放大1倍）；

图9：副离合器压盖示意图；

图10：拨轮主视图；

图11：拨轮左视图；

图12：图11的A-A剖视图；

图13：拨轮与挂挡销装配示意图；

图14：挂挡销示意图；

图15：凸轮环主视图；

图16：图15的A-A剖视图；

图17：图15的B-B剖视图；

图18：从动盖示意图；

图19：凸轮轴主视图；

图20：凸轮轴俯视图；

图21：从动片示意图；

图22：拨环示意图。

各图中：1:锁具外面板，2:执手，3:钥匙插孔中心，4:指纹采集器，5:锁体，6:防撬板，7:背板，8:扣盖，9:锁芯，10:内转动环，11:拨环，12:拨环突出端，13:外转动环，14:锁止柱，15:凸轮轴，16:力矩限制器，17:主动片，18:钢珠，19:从动片，20:从动片突出部位，21:从动盖，22:从动环，23:凹槽，24:止推弹簧或碟型弹簧，25:从动环内圆孔，26:内部台阶，27:台阶轴，28:台阶轴外圆面，29:台阶轴立面，30:台阶轴豁口，31:从动环双向复位卷簧，32:从动环复位挡销，33:从动环限位柱，34:拨轮，35:拨轮圆柱体，36:拨轮回转孔，37:拨轮突出体，38:拨轮复位连接柱，39:拨轮复位拉簧，40:主离合器，41:挂挡销，42:挂挡销滑道，43:挂挡销推簧，44:拨轮限位柱，45:凸轮环，46:凸轮环中心孔，47:凸轮环装配孔，48:上凸缘，49:下凸缘，50:联推凸缘，51:限位凸缘，52:凸轮环限位柱，53:凸轮环复位连接柱，54:凸轮环复位拉簧，55:正向滑道，56:反向滑道，57:端口，58:右凸台，59:副离合器，60:止动销，61:卡块，62:止动销推簧，63:止动销滑道，64:副离合压盖，65:止动销通孔，66:正向驱动盘，67:摆杆，68:反向驱动盘，69:主拉板，70:T形转板，71:副拉板，72:主联动片，73:联动轴，74:副联动片，75:室内旋钮，76:室内转轴，77:室内驱动盘，78:驱动片，79:电机，80:电机传动装置，81:主锁栓，82:锁舌。

具体实施方式

下面结合图1至图22对本实用新型进一步说明。

（一）部件构造：

如图2所示，全套指纹锁主要包括指纹识别系统、锁具外面板1、执手2、锁体5、主锁栓81和锁舌82。锁具外面板1的上部设有指纹采集器4，锁具外面板1的中部装配执手2，锁具外面板1的下部设有钥匙插孔中心3。

如图1、2、3、22所示，锁体5包括防撬板6、背板7、扣盖8、锁芯9、内转动环10、外转动环13、拨环11、凸轮机构、正向驱动盘66、反向驱动盘68、摆杆67、主拉板69、T形转板70、副拉板71、主联动片72、联动轴73、副联动片74、室内旋钮75、室内转轴76、室内驱动盘77、驱动片78、电机79以及电机传动装置80。电机79安装在凸轮机构一侧，电机79正、反两方向旋转时驱动电机传动装置80往复移动。

如图1、4、19所示，凸轮机构包括凸轮轴15、力矩限制器、从动环22、凸轮环45、拨轮34、主离合器和副离合器，凸轮轴15的一端伸出锁体5之外，与执手2的方形轴孔活动连接，凸轮轴15的另一端与从动环内圆孔25活动装配。

如图1、18、21所示，力矩限制器包括主动片17、钢珠18、从动片19、从动盖21和止推弹簧或碟型弹簧24。当强力扭转执手2时，主动片17与从动片19、从动盖21打滑，执手2空转。

如图1、4所示，从动环22的台阶轴27上设有台阶轴豁口30，从动环22的里侧端穿过背板7的扁轴部分与反向驱动盘68固定装配、圆轴部分与摆杆67铰接。从动盖21通过螺钉与从动环22的外侧端面固定装配。从动盖21的外侧与防撬板6之间设有从动环双向复位卷簧31，从动环复位挡销32固定在防撬板6上，用以推动从动环22双向复位。防撬板6上还设有从动环限位柱33，当从动环22正向转动一定角度后与从动环限位柱33接触。

如图1、3、15、16、17所示，凸轮环中心孔46与从动环22的台阶轴外圆面28活动装配，凸轮环45的里侧端面与背板7活动接触，凸轮环45的外侧端面与从动环22的台阶轴立面29活动接触，凸轮环45的外圆面上设有上凸缘48、下凸缘49、联推凸缘50和限位凸缘51。静态下，限位凸缘51与固定于背板7上的凸轮环限位柱52接触，即凸轮环45只能正向转动，凸轮环45的左侧设有凸轮环复位连接柱53，并与凸轮环复位拉簧54连接，凸轮环复位拉簧54的另一端与锁体5连接，凸轮环45的里侧还开有与凸轮环中心孔46同轴心的凸轮环装配孔47，其直径大于凸轮环中心孔46的直径，其孔深则小于凸轮环45的厚度，凸轮环装配孔47与联推凸缘50、限位凸缘51以及背板7所围成的空间内活动装入拨轮34。

如图1、3、10、11、12所示，拨轮34包括拨轮圆柱体35和拨轮突出体37，拨轮圆柱体35的拨轮回转孔36与从动环22的台阶轴外圆面28活动装配，拨轮圆柱体35向里侧延伸部分与背板7的轴孔活动装配，其穿过背板7的部分为扁轴，并与正向驱动盘66固定装配，静态下，拨轮突出体37的左侧侧面与拨轮限位柱44活动接触，拨轮限位柱44与背板7固定装配，但不阻碍联推凸缘50的正向转动，拨轮突出体37右侧设有拨轮复位连接柱38，并与拨轮复位拉簧39连接，拨轮复位拉簧39的另一端与锁体5连接，静态下，联推凸缘50与拨轮突出体37的左侧侧面设有一定间隙，即联推凸缘50正向转动一定角度后与拨轮突出体37的左侧接触。

如图1、10、11、12、13、14所示，主离合器设置在拨轮突出体37与台阶轴27之间，包括挂挡销41、挂挡销滑道42、挂挡销推簧43、台阶轴豁口30，挂挡销滑道42设在拨轮突出体37内，并活动装入挂挡销41和挂挡销推簧43，静态下，挂挡销41外侧端伸出到拨轮突出体37外侧，另一端对准台阶轴豁口30，挂挡销41在电机传动装置80推动下能够插入到台阶轴豁口30中，即主离合器闭合。任何情况下，挂挡销推簧43推动挂挡销41从台阶轴豁口30中缩回，即主离合器分离。

如图1、7、15、16、17所示，副离合器设置在凸轮环45与从动环22之间，包括止动销60、止动销滑道63、止动销推簧62和副离合压盖64，止动销滑道63沿着从动环22的径向设置在台阶轴立面29上，副离合压盖64中间一侧开有止动销通孔65，副离合压盖64对应止动销滑道63并通过螺钉固定在从动环22的外圆面上，止动销60、止动销推簧62活动装配在止动销滑道63中，止动销60的一端设有开口并与止动销推簧62接触，另一端在止动销推簧62作用下与副离合压盖64接触，并且其中间较窄的部分穿过止动销通孔65伸出到从动环22外侧，当电机79驱动电机传动装置80运行时，电机传动装置80同时与挂挡销41的外侧端和止动销60的外侧端接触，推动二者同时向里侧移动，止动销60的里侧侧面还设有卡块61，并位于台阶轴立面29之外，凸轮环45的外侧设有弧形滑道，均以凸轮环中心孔46的轴心线为中心，弧形滑道的宽度大于卡块61的长度，弧形滑道的深度大于卡块61的厚度，弧形滑道包括位于右部、里侧的正向滑道55和位于左部、边缘处的反向滑道56，正向滑道55与反向滑道56的相通处为垂直方向的端口57，该端口的右侧为右凸台58，卡块61能在正向滑道55、反向滑道56以及端口57中滑行，静态下，卡块61位于端口57中并且左侧对准反向滑道56、右侧与右凸台58接触或留有一定间隙，上锁时，卡块61沿着反向滑道56运行，指纹开锁时，卡块61被电机传动装置80推入正向滑道55并能在其中运行。

（二）室外上锁、开锁时各部件连接、传动关系：

1.室外上锁操作时：执手2带动凸轮轴15反向转动，凸轮轴15通过力矩限制器带动从动环22转动，从动环22直接带动与其装配的反向驱动盘68反向转动，进而推动摆杆67反向转动而完成上锁，之后执手2复位。

2.钥匙开锁时：插入正确钥匙，正向旋转执手2，从动环22跟随转动，从动环22通过卡块61推动右凸台58进而推动凸轮环45跟随转动，凸轮环45的联推凸缘50转动一定角度后与拨轮突出体37的左侧接触，进而推动拨轮34及正向驱动盘66正向转动，进而推动摆杆67正向摆动，摆杆67再推动天地杆、主锁栓81及锁舌82移动而完成开锁。

3.指纹或密码开锁时：指纹识别正确或密码正确后，电机79通电、旋转，电机传动装置80同时推动挂挡销41和止动销60向里侧移动，其中，挂挡销41插入到台阶轴豁口30中、卡块61进入正向滑道55中，之后正向旋转执手2，卡块61在正向滑道55中滑行，从动环22的台阶轴豁口30推动拨轮34以及与其装配的正向驱动盘66正向转动，进而推动摆杆67正向转动而完成开锁。