由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具和钥匙的制作方法

专利名称：由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具和钥匙的制作方法
技术领域：
本发明涉及锁具，尤其是电子锁具。
背景技术：
在电子计算机技术迅速发展的今天，尽管各式各样的应用了微电脑智能技术的电 子锁不断被发明并且相继被报道，然而，到目前为止，这些各式各样的电子锁却只能主要应 用于体积较大的门锁。现有的电子锁技术目前还无法高度集成到一个足够小的体积以便使 诸如抽屉锁、橱柜锁、箱包锁、机器设备锁等微小型锁具也实现微电脑智能化，现有的电子 锁技术更不可能将人们常用的包括这些微小型锁具在内的各种钥匙全部统一到一把钥匙 或者一只手指头上，因此，尽管人类发明电子锁已经几十年并且后来还发明了指纹电子锁， 但是我们除了在高级宾馆和少数高档办公室的门上见到它们以外，它们却很难在社会的广 大家庭和办公室中推广和普及。现有的电子锁(包括指纹电子锁)难以被推广和普及以及难以被高度集成的重要 原因在于锁中必须装有电池才能工作，由于锁中电池的存在，不但致使电子锁的体积庞大， 还使得在使用了一段时间以后更换电池成了不可忽略的麻烦。何时更换电池？怎样更换电 池？对于不同的电子锁来说都有着很大的不确定性。这样，一旦由于人们长期出门在外或 者由于人为疏忽而没有及时更换电池，或者由于天气寒流使得快要更换电池的电子锁还没 有来得及报警就失去电力的话，其撬门砸锁的后果是非常令人不愉快的。为了克服现有电子锁的上述弊端，在今天世界上已经公知的一些电子锁的方案中 正在尝试着将锁中的电源舍去，当钥匙插入这种锁中无电源的电子锁时，钥匙内的电子线 路就与锁中的电子线路构成一个完整的电路系统，此时电子锁的工作电源由插入电子锁的 钥匙提供。其主要工作原理是，当钥匙插入电子锁以后，电子锁中含有微电脑的电子线路装 置在验证了钥匙所提供的开锁密码或开锁授权信息以后驱动电动机或机电驱动装置，进而 电动机或机电驱动装置驱动一个用于传递开锁力量的具有“可传动”和“不可传动”两种离 合状态的力传动离合装置。该力传动离合装置类似于汽车离合器的功能，它可以传递以人 手操作为动力的开锁力量使电子锁的锁舌移动。当力传动离合装置被驱动到“可传动”状 态时，人手操作的开锁力量可以移动锁舌，而当力传动离合装置被驱动到“不可传动”状态 时，人手操作的力量便不可以移动锁舌。对于锁中没有电源的电子锁来说，它所面临的主 要问题是，当钥匙完成开锁而需要拔出电子锁的时候，在锁中电子线路没有电源的情况下， 如何将用于传递开锁力量的力传动离合装置从开锁时的“可传动”状态复位到钥匙插入前 的“不可传动”状态？如果一个电子锁在锁舌被上锁并且将钥匙拔出以后，力传动离合装置 并没有被复位到“不可传动”状态，则此时的电子锁就会一直保持在可以开锁的状态，那么 任何人在这种情况下都可以轻易将锁舌打开，这对于电子锁的安全和可靠使用是最最糟糕 的！为了解决这个严肃而困难的问题，对于锁中无电源的电子锁来说，目前已经公知的解 决方案是采用电子驱动和机械复位相结合的方法。具体地讲就是当需要移动锁舌时，在 钥匙插入电子锁以后，由锁中的电子线路装置驱动电动机使力传动离合装置由“不可传动”状态被驱动到“可传动”状态，从而使锁舌可以在人手操作的动力下移动，这种由电动机驱 动而改变了力传动离合装置的离合状态的过程被称为电子驱动；而当需要给锁舌上锁并且 需要拔出钥匙的时候，该公知的解决方案是，必须在拔出钥匙前先将钥匙进行反方向旋转， 利用人手操作的反方向旋转力使力传动离合装置由“可传动”状态被驱动到“不可传动”状 态，然后再拔出钥匙，从而使锁舌在钥匙拔出以后不可以被移动，这种经由人手操作的反方 向旋转力而改变了力传动离合装置的离合状态的过程被称为机械复位。显然，这种采用电 子驱动和机械复位相结合方法的电子锁，由于它很重要的一部分工作需要由手动操作来完 成，所以从严格意义上来讲它并不是真正意义上的智能电子锁，它只能是属于一种半自动 半手动或者称为半电子半机械式的电子锁。这种半自动半手动式的电子锁并不能充分体现 和发挥电子锁智能化的优势，它不但使电子锁使用的可靠性和安全性得不到保证，还使得 电子锁的机械结构复杂、体积较大、系统集成度低、使用不方便，因而无法在更多种类的锁 具中使用。此外，这种半电子半机械式的电子锁在钥匙的机械耐久性和电池更新的方便性 等方面也存在着诸多缺陷。所以，到目前为止，这种电子锁其实也并没有真正得到社会和市 场的认同，当然更无法进行推广和普及了。本发明所要解决的主要问题是1、在电子锁锁中无电源而依靠钥匙提供电源的 情况下，当钥匙完成开锁并拔出电子锁以后，电子锁内的力传动离合装置在没有人力操作 的条件下，应用电容器储能和微电脑智能技术实现高可靠性电动复位。2、将包括门锁、抽 屉锁、橱柜锁、箱包锁、设备锁等在内的不同种类锁具的锁芯进行高度集成的统一模块化设 计，使得除门锁以外的其它多种类锁具也能实现微电脑智能化，从而真正实现用一把钥匙 打开所有种类的锁，使每个人所有的钥匙真正都能够统一为一把。3、提高钥匙使用的方便 性和耐久性，巧妙解决钥匙中电池能量的更新问题。

发明内容
本发明的目的就是为了克服现有电子锁具及钥匙的不足，而提供一种由电容储能 实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具和钥匙。本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，它包括设有钥匙插孔和触点的钥匙 插孔单元、与触点电连接含有智能识别和智能控制功能的电子线路单元、与电子线路单元 电连接并受其控制的机电驱动单元、受机电驱动单元的驱动和控制用于传递开锁力量且具 有可传动和不可传动两种离合状态的力传动离合单元，其中电子线路单元通过触点从插 入钥匙插孔的钥匙中获得供电能源，在电子线路单元中设有当钥匙拔出钥匙插孔后可依靠 其储能向机电驱动单元供电从而驱动力传动离合单元改变离合状态的储能电容器。在上述智能锁芯装置中，电子线路单元中设有向储能电容器充电的电压提升充电 电路。在上述智能锁芯装置中，电子线路单元中设有当钥匙拔出钥匙插孔时能检测钥匙 头离开钥匙插孔的检测电路。在上述智能锁芯装置中，力传动离合单元包括一个受机电驱动单元驱动控制并可 传递开锁力量的杠杆，该杠杆处于不同的位置时可分别使力传动离合单元成为可传动状态 或不可传动状态。
在上述智能锁芯装置中，触点设在钥匙插孔内的一侧，钥匙插孔内的另一侧设有 当智能锁芯装置装入外壳时可以限定钥匙只能在确定位置拔出的活动柱体。在上述智能锁芯装置中，钥匙插孔内的触点安装位置与通用计算机USB接口插座 的触点安装位置相对应。在上述智能锁芯装置中，机电驱动单元中包括一个可以将力传动离合单元由可传 动状态驱动到不可传动状态的电动复位机构。在上述智能锁芯装置中，电动复位机构包括一个可以将力传动离合单元由可传动 状态驱动到不可传动状态的电动机。在上述智能锁芯装置中，电动复位机构还包括一个可以改变驱动力方向的导向部 件。在上述智能锁芯装置中，电子线路单元中还包括可以驱动和控制电动机正转或反 转的双向驱动控制电路。在上述智能锁芯装置中，电动复位机构包括电动机、受电动机驱动可对力传动离 合单元施力的滑动件、安装滑动件的导轨、对滑动件施力的滑动件弹簧。在上述智能锁芯装置中，电动复位机构还包括一个用于传递钥匙插入钥匙插孔时 的顶推力从而导致滑动件由复位位置滑动到非复位位置的顶杆，以及一个力图使顶杆恢复 到初始状态的顶杆弹簧；顶杆的一端设在钥匙插孔中，它的另一端穿出钥匙插孔与顶杆弹 簧进行受力连接。在上述智能锁芯装置中，导轨是一个圆柱形的被固定的轴，在滑动件上设有孔，滑 动件通过孔套在导轨上，滑动件以导轨作为支点还具有相当于杠杆原理的动力臂和阻力臂 以及受力后可使滑动件绕导轨转动的斜面。在上述智能锁芯装置中，顶杆的一端设有弯臂。一种由电容储能实现自复位的智能电子锁，它包括外壳、锁舌装置以及上述一种 由电容储能实现自复位的智能锁芯装置。在上述智能电子锁中，锁舌装置包括设在锁舌上的拨动挡块以及可以阻止锁舌在 上锁时滑动的自锁杠杆，并且在外壳上设有当锁舌在上锁时可以阻止自锁杠杆滑动的台 阶。一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，它包括外壳、从动旋转装置以及上 述一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置。在上述智能电子锁头中，从动旋转装置包括一个安装在外壳内的从动转盘，在该 从动转盘上设有力传动输出杆以及受杠杆驱动的受力挡块。在上述智能电子锁头中，从动旋转装置包括从动转盘、轴套和用于力传动输出的 拨轮，轴套的一端固定在从动转盘上，轴套的另一端与拨轮有力传动连接，在从动转盘上设 有受杠杆驱动的驱动挡块。在上述智能电子锁头中，从动旋转装置包括一个可以作为门内开锁旋钮的杯罩， 在该杯罩上设有可以阻止钥匙开锁的手动开关。在上述智能电子锁头中，手动开关包括一个一端设有磁铁的杠杆，并且在电子线 路单元中设有受磁铁影响而阻止开锁的电磁开关器件。一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，它包括外壳、从动旋转装置以及上述一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，从动旋转装置包括一个可以作为门内开锁 旋钮的杯罩，在该杯罩上设有可以阻止钥匙开锁的手动开关，该手动开关被置于阻止钥匙 开锁的位置时，它是阻止顶杆向内推进的限位阻挡机构。 一种与上述由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具相配套的电子钥 匙，它包括钥匙头、安装在钥匙头上的触点、与触点电连接可输出密码或信号的钥匙电路单 元、与钥匙电路单元电连接并提供电源的电池以及外壳，其中钥匙头的部分外表面裹着一 个为增强其刚性用以传递人手开锁力量的金属套，所有触点暴露在该金属套的外面。
在上述电子钥匙中，金属套的一端有U形缺口，所有触点暴露在该U形缺口中。一种与上述由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具相配套的电子钥 匙，它包括钥匙头、安装在钥匙头上的触点、与触点电连接可输出密码或信号的钥匙电路单 元、与钥匙电路单元电连接并提供电源的电池以及外壳，其中钥匙头上设有当钥匙插入钥 匙插孔后限定钥匙只能在确定位置拔出的通孔或凹坑。在上述电子钥匙中，钥匙头上的触点安装位置与通用计算机USB接口插头的触点 安装位置相对应。在上述电子钥匙中，电池为可充电电池。在上述电子钥匙中，钥匙电路单元中设有可直接通过通用计算机USB接口向电池 充电的充电电路。本发明的有益效果是本发明使用微电脑智能技术和储能电容器充放电的电动复位技术使得锁中无电 源的电子锁在使用上更安全、更可靠、更方便，同时大大减小产品体积，提高产品的集成度， 便于不同种类的电子锁按统一模块进行不同用途的集成化设计。本发明可以使除门锁以外 的其它更多种类的传统锁具也能实现微电脑智能化，创造性地将不同种类锁具的锁芯结构 形式和基本工作原理实现统一，大大提高这些锁具使用的安全性和方便性，从而可以在全 社会将每个人口袋里的钥匙全都统一为一把，便于智能电子锁在全社会的推广和普及。本 发明的电子钥匙可以直接通过通用计算机USB接口对其电池进行充电，其触点的安装形式 与通用计算机USB接口内的触点安装形式相对应，从而为电子钥匙今后通过通用计算机得 到更多的技术支持和功能支持创造了条件。


下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明图1是本发明电子钥匙实施例的局部剖视图。图2是图1的侧面局部剖视图。图3是本发明电子钥匙实施例中电路单元的电路原理图。图4是本发明智能锁芯装置实施例之一的侧面剖视图(即图5中A-A剖视图)，其 中，电动机Ml、电动机M2、压线环28、开锁驱动丝线24、复位驱动丝线30等按照所在安装位 置的投影在图中表现。图5是本发明智能锁芯装置实施例之一的正面视图，也是图4的左视图。图6是图4中移去电子线路单元25后的右视图。图7是本发明智能锁芯装置实施例之一、智能锁芯装置实施例之二以及相配套的电子锁或电子锁头各实施例中电子线路单元的通用电路原理图(图中电磁开关器件W根据 不同的情况考虑接入还是取消)。图8是本发明钥匙实施例插入到图4所示的智能锁芯装置实施例之一的钥匙插孔 11中，杠杆22被电动机M2驱动后到达的位置使得力传动离合单元成为可传动状态的剖面 示意图。图9是图8中移去电子线路单元25后的右视图。图10是本发明智能锁芯装置实施例之一或智能锁芯装置实施例之二本应用到电 子锁或电子锁头实施例以后，其钥匙插孔11中的活动柱体31与外壳39发生结构关系的被 放大的侧面局部剖视图。图11是图10中的B-B剖视图。图12是图11中钥匙被旋转后的示意图。图13是本发明智能锁芯装置实施例之二的侧面剖视图(即图22中J-J剖视图)， 其中，滑动件101、扭簧臂102、扭簧轴103、导轨104、顶杆弹簧105、滑动件弹簧106、顶杆 107、以及电动机Ml、电动机M2、压线环28、开锁驱动丝线24、复位驱动丝线30等按照所在 安装位置的投影在图中表现。图14是图13中顶杆107被放大了的零件主视15是图14的左视图。图16是图14右视图。图17是图13中滑动件101被放大了的零件主视图。图18是图17的右视图。图19是图17的左视图。图20是图18的底视图。图21是图20的右视图。图22是本发明智能锁芯装置实施例之二的正面视图，也是图13的左视图。图23是图13中移去电子线路单元25后的右视图。图24是图23中当顶杆107未被钥匙顶推的K-K局部剖视图，图中隐去了不属于 电动复位机构的元件。图25是图23中当顶杆107被钥匙顶推后的K-K局部剖视图，图中隐去了不属于 电动复位机构的元件。图26是本发明钥匙实施例插入到图13所示的智能锁芯装置实施例之二的钥匙插 孔11中，顶杆107被钥匙向内顶推，杠杆22被电动机M2驱动后到达的位置使得力传动离 合单元成为可传动状态的剖面示意图。图27是图26中的钥匙被拔离后顶杆107不能回复到初始位置的剖面示意图。图28是从图27的右端看，电动机Ml驱动滑动件101从而使得力传动离合单元成 为不可传动状态的过程示意图。图29是从图28的底端看，滑动件101被驱动完成后回复到初始状态的结果示意 图，图中隐去了不属于电动复位机构的元件。。图30是图29的顶视图。图31是从图29的顶端看，如果顶杆107可以回复到初始状态，顶杆弹簧105的扭簧臂102对滑动件101的斜面122施力使得滑动件101转动，从而使得电动复位机构的各 零件都可回复到初始状态的过程示意图。图32是本发明电子锁实施例的侧面剖视图(即图33中C-C剖视图)，图中隐去了 电动复位机构。图33是图32中移去电子锁后盖49和电子线路单元25后的右视图，图中隐去了 电动复位机构。。图34是本发明钥匙实施例插入到本发明电子锁实施例的钥匙插孔11中，杠杆22 被电动机M2驱动后到达的位置使得力传动离合单元成为可传动状态的剖面示意图，图中 隐去了电动复位机构。图35是图34中移去电子锁后盖49和电子线路单元25后的右视图，图中隐去了 电动复位机构。图36是本发明电子锁实施例中钥匙旋转开锁时，杠杆22推开自锁杠杆43对拨动 挡块45进行拨动施力的示意图，图中隐去了电动复位机构。图37是图36中锁舌42被开锁拨动到位的示意图，图中隐去了电动复位机构。图38是本发明电子锁实施例中当锁舌被开锁以后，旋转钥匙使锁舌42上锁的示 意图，图中隐去了电动复位机构。图39是图38中锁舌42被上锁拨动到位的示意图，图中隐去了电动复位机构。图40是本发明电子锁头实施例之一的侧面剖视图(即图41中D-D剖视图)，图中 隐去了电动复位机构。图41是本发明电子锁头实施例之一的正面视图，也是图40的左视图。图42是图40的右视图。图43是市场上出售的与本发明电子锁头实施例之一相配套的锁舌机构(俗称锁 体)局部剖视原理示意图。图44是图40中E-E剖视图，图中隐去了电动复位机构。图45是本发明电子锁头实施例之一中当钥匙插入到钥匙插孔11中，杠杆22被电 动机M2驱动后到达的位置使得力传动离合单元成为可传动状态，进而可以旋转钥匙实现 开锁或上锁的剖面示意图，图中隐去了电动复位机构。图46是本发明电子锁头实施例之二的侧面剖视图(即图47中F-F剖视图)，图中 隐去了电动复位机构。图47是本发明电子锁头实施例之二的正面视图，也是图46的左视图。图48是图46的右视局部剖视图。图49是本发明电子锁头实施例之二中当手动开关的杠杆78被打开后，即使钥匙 插入到钥匙插孔11中，机电驱动装置也不能驱动杠杆22实现开锁的剖面示意图，图中隐去 了电动复位机构。图50是市场上出售的与本发明电子锁头实施例之二相配套的锁舌机构(俗称锁 体)局部剖视图。图51是图50的左视图。图52是本发明电子锁头实施例之二中的手动开关被关闭的情况下，当钥匙插入 到的钥匙插孔11中，杠杆22被电动机M2驱动后到达的位置使得力传动离合单元成为可传
10动状态，进而可以旋转钥匙实现开锁或上锁的剖面示意图，图中隐去了电动复位机构。
图53是图46中G-G剖视图，图中隐去了电动复位机构。图54是图52中H-H剖视图，图中隐去了电动复位机构。图55是本发明电子锁头实施例之三中顶杆107的弯臂111处加装延长杆115后 被放大了的零件主视图。图56是图55的左视图。图57是图55右视图。图58是本发明电子锁头实施例之三的侧面剖视图。图59是本发明电子锁头实施例之三中当杠杆78被打开处于阻止开锁的位置时， 杠杆78作为限位挡块阻止顶杆107向内推进，从而阻止钥匙插入开锁的剖面示意图。
具体实施例方式本发明钥匙实施例本实施例的结构形式如图1和图2所示，图2是图1的侧面局部剖视图。图1中， 左端为钥匙头7，它由金属套2、触点1和绝缘材料等构成。金属套2裹在钥匙头7的根部 外表面，在该金属套2朝向钥匙头7的一端具有U形缺口。设计这样的金属套2可以大大 增强钥匙头7的刚性和机械强度以及使用寿命，很好地将开锁时人手操作的旋转力传递给 锁中力传动离合单元的杠杆22 (如图8所示，下面将详述)，从而导致移动锁舌能获得强劲 的力量。在金属套2的U形缺口中，安装了暴露在U形缺口中的由触点1组成的触点组，在 每个触点1的周围都有绝缘材料填充。触点组的一侧外表面和绝缘材料与金属套2的同侧 外表面处在同一个平面上。钥匙头7上触点1的安装位置分别与通用计算机国际标准USB 接口插头的触点安装位置一一对应，也就是说，钥匙头7的机械尺寸以及触点1的安装位置 都与国际标准USB接口插座相配套，这样就为本发明的钥匙通过通用计算机得到更多的技 术支持和功能支持而提供了可能。关于USB接口插头的定义，有关国际行业组织早已有明 确的规定并且早已经公布。在图1中，钥匙头7上的触点组可以是单面的，也可以是双面的； 如果是单面触点组，在图1所示的背面也可以见到金属套2在该面上的U形缺口，并且有绝 缘材料将该面的U形缺口填平；如果是双面触点组，则两面的结构形式相同并且在电路上 对称连接或作其它必要的处理。为使本发明的钥匙在旋转开锁时无法随意拔出，本发明的钥匙在钥匙头7上设有 孔8 (图1所示)，该孔8可以是通孔，也可以是盲孔(俗称为“凹坑”)，其工作原理将在下 面的智能锁芯装置实施例之一中阐述。图1和图2的右端是本实施例的外壳3，在外壳3的内部有钥匙电路单元5，钥匙 电路单元5通过导线与触点1一一相连。在钥匙电路单元5中包括电池E和带有非易失性 存储器的微电脑4 (CPU或称微处理器)，在微电脑4的非易失性存储器中存储有代表每把钥 匙的密码。图3是本实施例钥匙电路单元的电路原理图，图中，钥匙头触点组的R端是唤醒 或复位端，VC是可控的电源输出端，S是双向串行信号通讯端，G是公共接地端。关于钥匙 电路单元与智能锁芯装置配套使用的工作原理将在下面的智能锁芯装置实施例中阐述。在图3中，电池E可以设计成普通钮扣电池，也可以设计成可充电电池。如果电池 E不是可充电电池，则图3中由限流电阻R2和隔离二极管D2构成的支路将断开移去。如果电池E是可充电电池，R2和D2将按图3所示被接入，这样，本实施例的钥匙就可以直接插 入到通用计算机的USB接口中，利用USB接口中的电源对电池E进行充电。本发明智能锁芯装置实施例之一图4是本实施例的侧面剖视图(即图5中沿A-A线剖视图)，其中，电动机Ml、电 动机M2、压线环28、开锁驱动丝线24、复位驱动丝线30等按照所在安装位置的投影在图中 表现。图5是本实施例的正面视图(即图4的左视图)，图6是图4中移去电子线路单元25 后的右视图。在图4中圆筒13、绝缘材料12、触点14和活动柱体31等构成了钥匙插孔单 元；圆管16、转盘18、杠杆22、杠杆轴21、杠杆支架32、限位挡块19以及磁铁20等构成了 力传动离合单元，其中圆管16可根据本智能锁芯装置的实际应用可以增长或缩短；电动机 Ml、电动机M2、开锁驱动丝线24、复位驱动丝线30、导向部件17、支架33以及压线环28等 构成了机电驱动单元；在该机电驱动单元中，包含了由电动机M2、开锁驱动丝线24和压线 环28构成的开锁驱动机构，以及由电动机Ml、复位驱动丝线30、压线环28、导向部件17以 及支架33构成的电动复位机构；微电脑23、储能电容器Cl以及其它电子元件等被安装在 一块电路板上构成了电子线路单元25。由图4，力传动离合单元中圆管16的一端与钥匙插孔单元中的圆筒13进行力传动 连接，转盘18固定在圆管16的另一端，杠杆22通过装有杠杆轴21的两个杠杆支架32安 装在转盘18上。杠杆轴21的中轴线与转盘18的盘面平行，两个杠杆支架32与部分转盘 18的盘面构成了一个U形，杠杆22在该U形空间内绕杠杆轴21转动。杠杆22的主体为 中间有轴孔的钢质方柱体，在该方柱体的尾端固定了一段钢丝35与它成为一体(图6)，该 钢丝35的中轴线与杠杆22轴孔的中心线平行，在图6和图9中钢丝35与方柱体构成了一 个“L”形状。当钥匙插入到钥匙插孔11并且旋转时(图8)，可以带动圆筒13、圆管16、转 盘18以及杠杆22等一起转动，从而将人手操作钥匙的旋转力通过钥匙插孔单元传递给力 传动离合单元。力传动离合单元中的杠杆22具有两个工作位置，当它处于如图8、图9所示 的位置时，则可以将人手操作钥匙的旋转力通过其露出转盘18圆周以外的端部传递给其 它机械零件；而当它处于如图4、图6所示的位置时，则无法将人手操作钥匙的旋转力传递 给其它机械零件。杠杆22的这两个工作位置决定了力传动离合单元具有可传动和不可传 动两种工作状态，它的功能就像汽车用于传递引擎动力的离合器一样，具有“离”或“合”两 种不同的离合状态。当杠杆22被驱动到如图4、图6所示的位置时，称之为“杠杆22被复 位”，杠杆22被复位的位置称之为“复位位置”。驱动杠杆22动作而改变力传动离合单元的离合状态是由包含了两个电动机的机 电驱动单元来实现的，机电驱动单元也被安装在转盘18上。其中电动机M2用于开锁驱动， 在它的轴端通过压线环28连接一段柔软的丝线(称为开锁驱动丝线24)，该开锁驱动丝线 24的另一端固定在与杠杆22连接的钢丝35上。电动机Ml用于复位驱动，在它的轴端通 过压线环28也连接一段柔软的丝线(称为复位驱动丝线30)，该复位驱动丝线30的另一 端绕过导向部件17也固定在与杠杆22连接的钢丝35上。当电动机M2在脉冲电流的驱动 下转动，电动机M2的轴卷绕开锁驱动丝线24，并拉动钢丝35从而将杠杆22驱动到如图8、 图9所示的位置。当电动机Ml在脉冲电流的驱动下转动，电动机Ml的轴卷绕复位驱动丝 线30，复位驱动丝线30在导向部件17的作用下使拉力方向改变以便于从另一个方向上拉 动钢丝35，从而将杠杆22复位到如图4、图6所示的位置。导向部件17是一个圆柱形的轴
12状体，它通过支架33固定在转盘18上(图6所示)。安装在转盘18上的限位挡块19对杠 杆22的活动起限位作用。磁铁20固定在限位挡块19上，当杠杆22被驱动到上述两个工 作位置时，磁铁20对杠杆22有吸合力从而保证杠杆22在两个工作位置的稳定。在钥匙插孔单元的中轴线上，是一个截面为扁矩形的钥匙插孔11，在圆筒13的空 腔内围绕钥匙插孔11有绝缘材料12填充，触点14的尾部嵌入到绝缘材料12内，触点14 的其余部分暴露在钥匙插孔11内。由图5可见，本实施例的触点14 一共有4个，它们全部 设于钥匙插孔11内的一侧，每个触点14的安装位置都与通用计算机USB接口插座的触点 安装位置相对应。在钥匙插孔11内触点面的对面一侧，有一个通孔贯穿于绝缘材料12和圆筒13， 孔内设有当本智能锁芯装置装入到电子锁或电子锁头的外壳时可以限定钥匙只能在确定 旋转位置拔出的活动柱体31，如图10所示。当本实施例的智能锁芯装置装入到电子锁或 电子锁头的外壳39时，在外壳39下面有一个与活动柱体31同心且可以使其活动的通孔与 它相配合，在该通孔里面安装了滑块36、弹簧38和塞子37 ；塞子37紧紧塞在外壳39上，使 弹簧38的下端不能移动，弹簧38的上端顶住滑块36进而顶住活动柱体31，于是活动柱体 31端部的锥形头便被顶出到钥匙插孔11中。智能锁芯装置被装入到外壳39以后，它可以 在外壳39的空腔内跟随插入的钥匙头7 —起转动，当智能锁芯装置位于外壳39中如图11 所示的正位位置时，智能锁芯装置的装有活动柱体31的通孔与外壳39下面通孔的中心线 为同一直线；此时当钥匙头7插入如图10或图11 (图11是图10的B-B线剖视图)所示 的钥匙插孔11时，钥匙头7的前端通过斜面的力作用推动活动柱体31并压迫滑块36和弹 簧38向下移动；当钥匙头7完全插入钥匙插孔11后，活动柱体31的头部落于钥匙头7的 孔8中，并且活动柱体31的下端部与滑块36的相交面正处于圆筒13与外壳39内腔的弧 形相交面上，此时如果旋转钥匙可以带动活动柱体31跟随智能锁芯装置的圆筒13 —起转 动，但如果在转动后要拔出钥匙头7，由于活动柱体31的中轴线与外壳39下面通孔的中心 线已不在同一直线上，使得活动柱体31因外壳39内壁的限制而无法滑动并脱离孔8，于是 钥匙头7无法在非正位位置拔出(如图12所示)。由于钥匙头上孔8和活动柱体31的作 用，钥匙头7只有在智能锁芯装置位于如图11所示的正位位置才能插入或拔出，这样设计 的目的是为了保证钥匙在未完成旋转开锁的任务以前与锁或锁头有可靠的电接触，以及为 防止钥匙在完成开锁任务以后拔出时因智能锁芯装置处在非正位位置而可能使杠杆22的 复位动作被其它机械零件卡住失灵。在图4中，电子线路单元25被固定在转盘18的固定柱26上，电子线路单元25通 过导线15与钥匙插孔单元内的触点14电连接，并且通过导线与电动机Ml和电动机M2电 连接。在圆筒13和转盘18上具有导线15的出线孔，该出线孔可以由中轴孔34替代，也可 以在其它方便的位置产生。图7是本实施例以及本发明的智能锁芯装置、电子锁或电子锁头各实施例中电子 线路单元的通用电路原理图，图中整个电路的供电能源依赖钥匙插孔触点组中的触点VC 提供。其中，Cl为储能电容器，二极管D和升压电路构成了可对储能电容器Cl进行高于电 源电压充电的升压充电电路；设计升压充电的目的是为了能给电动机Ml提供更大的驱动 能量，以便更可靠地使杠杆22由可传动状态被驱动(复位)到不可传动状态。升压电路的 1端为电源输入端，升压电路的3端为升压后的电源输出端，升压电路的2端为充电控制端(由CPU的F2端控制)，当CPU的F2端以高低电平交替的脉冲方式变化时升压电路将输入 电压提升后对储能电容器Cl充电，当不需要充电时CPU的F2端停止在高电位。升压电路 的构成可以是图7中的电感升压方式，也可以选择用DC-DC集成电路模块来实现。当然，如 果电动机Ml的功率足够大或者电容器Cl的容量足够大则也可以舍去升压电路，此时将CPU 的F2端或者钥匙插孔触点组中的VC端接到二极管D的正极，从而构成对电容器Cl不升压 的充电电路。在图7中，晶体管VI、电阻Rl和CPU的E1、B1端构成了可以驱动和控制电动 机Ml正转或反转的双向驱动控制电路，当储能电容器Cl上充满电压并且CPU的Bl端处于 高阻浮空状态时，如果CPU的El端由低电平变为高电平则将晶体管Vl开通从而使电动机 Ml正向转动；而当储能电容器Cl上没有电压并且CPU的El端处于低电平使晶体管Vl关断 时，如果CPU的Bl端输出高电平则可在短时间内使电动机Ml反向转动。同样，晶体管V2、 电阻R2以及CPU的E2、B2、F2端构成了可以驱动和控制电动机M2正转或反转的双向驱动 控制电路，当CPU的F2输出高电平并且B2端处于高阻浮空状态时，如果E2端由低电平变 为高电平则将晶体管V2开通从而使电动机M2正向转动；而当CPU的E2端处于低电平使晶 体管V2关断并且CPU的F2端以脉冲方式输出低电平时，如果CPU的B2端输出高电平则可 使电动机M2以步进的脉动方式反向转动。图7中W是电磁开关器件，它会在磁场的作用下 使晶体管V2的基极对地短路，从而保证在不希望钥匙开锁的情况下使电动机M2失去电源 驱动而阻止开锁，在本实施例中，W是干簧管开关(当然它也可以换成霍尔电子开关)，它将 根据本智能锁芯装置在电子锁或电子锁头中的实际使用而考虑接入还是移去。
在图7中，带有非易失性存储器的微电脑(CPU或称微处理器)中事先存储有允许 开锁的钥匙的密码，在钥匙插孔触点组中，R端连接电容器C3用于向钥匙提供唤醒或复位 信号，VC是电源输入端，S是双向串行信号通讯端，G是公共接地端。当如图3所示的钥匙 插入到如图7所示的智能锁芯装置的钥匙插孔时，图3中钥匙头的触点R、VC、S、G与图7中 钥匙插孔中的同名触点R、VC、S、G分别连通，于是，图3中唤醒或复位电路的F端将得到由 图7中电容C3产生的一个短暂的低电平信号(在唤醒或复位电路的内部，F端与VCC之间 有一个上拉电阻使F端平时都为高电平)，然后图3中唤醒或复位电路的R端输出低电平信 号使钥匙的CPU唤醒或复位。当钥匙的CPU被唤醒或复位以后，钥匙CPU的Al端将由高电 平转为低电平，并通过图3中电阻Rl使晶体管V开通，于是，钥匙中的电池E经过图3中隔 离二极管D1、开关三体管V以及触点VC向图7电路提供电源。图7电路在得到电源以后， 首先向具有滤波和储能作用的电容器C2充电以及向图7中的CPU供电。图7中的CPU在 得电以后首先对其各种状态进行初始化设置，其中包括令El端和E2端处于低电平、令Bl 端和B2端高阻浮空、令F2端处于高电平等。紧接着图7中的CPU令Bl端输出高，使电动 机Ml短时间反向转动，为的是松开电动机Ml在前一次正转时(即前一次钥匙拔出钥匙插 孔后驱动杠杆22复位时)卷绕在其轴端的复位驱动丝线30，从而为其后再次驱动电动机 Ml时能得到较好的驱动初速度和初动力而做好准备。然后，图7中的CPU令其Bl端由高电 平变为高阻浮空状态，同时控制其F2端使升压充电电路向储能电容器Cl充电。在经过一 个预定的充电时间以后，图7中的CPU令F2为高电平并通过信号线(即触点S端)向钥匙 询问开锁密码，钥匙在得到询问密码的命令后也将通过信号线(即触点S端)向图7电路 回答钥匙所携带的密码。图7中的CPU在得到钥匙回答的密码后将判断其与事先存储在该 CPU中的钥匙的密码是否一致；如果钥匙回答的密码正确，在电磁开关器件W不存在或未接通的情况下，图7中的CPU则通过其E2端使晶体管V2开通，从而驱动电动机M2正向转动， 于是杠杆22被驱动到可传动状态使开锁成为可能；如果钥匙回答的密码不正确，则图7中 的CPU其后将不需要进行任何操作。由前述，图7中的CPU在驱动电动机M2正向转动并使 杠杆22被驱动到可传动状态以后，紧接着通过控制其B2端、F2端和E2端使电动机M2有 一个短时间的反向转动，为的是松开电动机M2在刚才正转时卷绕在其轴端的开锁驱动丝 线24，从而为其后电动机Ml的复位驱动不被电动机M2的牵扯而做好准备。除此之外，在 钥匙完成回答密码以后，钥匙电路单元将不断地向图7电路发送约定的电子信号以表明钥 匙此时并没有拔出智能锁芯装置的钥匙插孔，该约定信号可以约定为各种形式，比如可以 是一个持续的高电平，也可以是不间断的脉冲信号等等。与之相配合的是，在本发明智能锁 芯装置的电子线路单元25中设有当钥匙拔出钥匙插孔11时能检测钥匙头7离开钥匙插孔 11的检测电路，在本实施例中，该检测电路兼由CPU的Fl端和电阻R3实现。在图7中的 CPU得到钥匙回答的密码以后，它将立即不间断地检测来自钥匙的约定信号是否存在，如果 钥匙被拔出钥匙插孔11，则图7电路来自钥匙的供电能源以及来自钥匙的约定信号会立即 消失，于是，图7中的CPU依靠电容器C2维持短暂的供电，并且在电容器C2短暂的供电消 失之前判断来自钥匙的约定信号已确实不存在，然后，图7中的CPU将立即开通开关三极管 VI，使得被充有较高电压的储能电容器Cl以放电的方式向电动机Ml供电并使其正向转动， 从而导致力传动离合单元(或杠杆22)由可传动状态被驱动到不可传动状态，以完成钥匙 拔离后智能锁芯装置的电动复位。本发明智能锁芯装置实施例之二 根据前述智能锁芯装置实施例之一，其机电驱动单元中所包含的电动复位机构由 电动机Ml、复位驱动丝线30、压线环28、导向部件17以及支架33构成，如果移除前述智能 锁芯装置实施例之一中电动复位机构所包含的导向部件17和支架33，将电动复位机构改 由电动机Ml、复位驱动丝线30、压线环28、受电动机Ml驱动可对杠杆22施力的滑动件101、 安装滑动件101的导轨104、对滑动件101施力的滑动件弹簧106、以及一个可传递钥匙插 入钥匙插孔11时的顶推力从而导致滑动件101由复位位置滑动到非复位位置的顶杆107、 对顶杆107施力并力图使顶杆107恢复到初始状态的顶杆弹簧105、安装顶杆弹簧105的扭 簧轴103等构成，则可以得到本实施例。在本实施例中，除电动复位机构以外的其它所有部分的组成和构成形式、电子线 路和微电脑23的工作程序、以及它们的工作原理都与前述智能锁芯装置实施例之一相同， 也就是说，将前述智能锁芯装置实施例之一中的电动复位机构换成本实施例的电动复位机 构即可得到本实施例。图13是本实施例的侧面剖视图(即图22中J-J剖视图)，其中，滑动件101、扭簧 臂102、扭簧轴103、导轨104、顶杆弹簧105、滑动件弹簧106、顶杆107、以及电动机Ml、电动 机M2、压线环28、开锁驱动丝线24、复位驱动丝线30等按照所在安装位置的投影在图中表 现。图22是本实施例的正面视图，也是图13的左视图，图23是图13中移去电子线路单元 25后的右视图，图24是图23中沿K-K剖面线的局部剖视图，图24中隐去了不属于电动复 位机构的元件。在图13中，顶杆107被放大后的零件图如图14所示，图中可见，顶杆107的主体 部分是圆柱形的长杆113，在长杆113中部偏左的位置设有限位台阶110，在长杆113的右端设有弯臂111，在弯臂111的端部设有通孔112。图15是图14的左视图，图16是图14 右视图。在图I3中，滑动件101被放大后的零件图如图17所示，图18是图17的右视图，图 19是图17的左视图，图20是图18的底视图，图21是图20的右视图。滑动件101由铁板 冲压并折弯后形成，它具有孔121和孔126 (图18、图19)，并且这两孔同轴。由图可见，如 果在滑动件101的孔121和孔126中穿过一根轴作为支点，则滑动件101还具有相当于杠 杆原理的动力臂125和阻力臂123 (图18、图19)，其中在动力臂125的中部设有通孔120。 由图18、19、20可见，滑动件101还具有一个用于钩挂弹簧的挂钩124以及一个可对力传动 离合单元施力的前端127 (图17、18、19)。此外，在滑动件101的阻力臂123上还有一个被 折弯的与阻力臂123成90度夹角的三角翼，在该三角翼上有一个斜面122 (图17、图18)。由图13可见，圆筒13和转盘18的中轴线上具有中轴孔，顶杆107安装在中轴孔 中，它的一端设在钥匙插孔11中，它的另一端穿出钥匙插孔11和转盘18与顶杆弹簧105 的扭簧臂102进行受力连接。顶杆弹簧105实际上是一个扭簧，它通过扭簧轴103安装在 固定柱26上(图23)；顶杆弹簧105作为扭簧有两个臂，其中一个固定臂130固定在固定 柱26上，另一个扭簧臂102穿过顶杆107弯臂111上的通孔112并压迫顶杆107向着钥匙 插孔11的方向受力(即向外受力，图24)，由于顶杆107上台阶110的限位作用，顶杆107 将停在恰当的位置，顶杆弹簧105总是力图使顶杆107恢复到初始状态。在本实施例中，由 于中轴孔内安装了顶杆107，所以连接触点14和电子线路单元25的导线15的出线孔不能 由中轴孔替代，须在圆筒13和转盘18上其它方便的位置产生。由图23可见，在顶杆107的左侧，导轨104被固定在转盘18上，它实际上就是一个 圆柱形的轴，滑动件101通过其自身的孔121和孔126套在该导轨104上，使得滑动件101 既可以绕导轨104转动也可以在其上滑动。滑动件101动力臂125上的通孔120系着复位 驱动丝线30，复位驱动丝线30的另一端通过压线环28固定在电动机Ml的轴上(图13)。 滑动件弹簧106钩挂在滑动件101的挂钩124上，滑动件弹簧106的另一端通过镙丝斜拉 固定在转盘18上。由图23可见，滑动件弹簧106对滑动件101有一个斜拉力F，从而导致 滑动件101绕导轨104按图中S方向受力旋转；同时，该斜拉力F还在滑动件101滑动轨迹 的方向上被分解为拉力G (图24箭头所示)，从而导致滑动件101被拉动受力并总是力图贴 近转盘18。在图23中，固定柱26和园柱131将对滑动件101的旋转角度进行限位，在电动 机Ml未驱动滑动件101动力臂125的情况下，滑动件101的阻力臂123位于顶杆弹簧105 的扭簧臂102的上方(如图23和图24所示)。当本发明钥匙插入到本实施例的钥匙插孔 11时，如图26所示，钥匙头7将顶杆107向内推进(图26中向右端)，于是，顶杆107带动 顶杆弹簧105的扭簧臂102向着钥匙顶推力的方向运动，进而扭簧臂102托举起滑动件101 的阻力臂123使滑动件101向着离开转盘18的方向滑动(图25中箭头H所示)。当钥匙 推进到位时，滑动件101被托举到位停止的高度正好可以使滑动件101不妨碍力传动离合 单元中的杠杆22能够被驱动到可传动状态(如图26所示)，此时滑动件101所处的位置称 为非复位位置(见图25)。而当本发明钥匙未插入或已拔离本实施例的钥匙插孔11时，如 图13所示，顶杆107被顶杆弹簧的扭簧臂102推到最左侧从而解除对滑动件101的托举， 于是滑动件101在弹簧106的拉力作用下(参见图24)其前端127总是迫使力传动离合单 元中的杠杆22位于不可传动状态(图13)，此时滑动件101所处的位置称为复位位置(参
16见图24)。由此可见，在本实施例中，电动复位机构所包含的滑动件101、导轨104、滑动件弹 簧106、顶杆107、顶杆弹簧105以及扭簧轴103在事实上构成了一个兼有机械复位功能的 机械复位机构。该机械复位机构在很多情况下并不需要借助电动力也不管滑动件101是否 被驱动，在钥匙拔离钥匙插孔11以后总是可以将滑动件101停留在复位位置，从而使力传 动离合单元中的杠杆22由可传动状态被驱动到不可传动状态。然而，这种机械复位功能对 于锁具的使用来说是不可靠和不安全的；假如顶杆107由于生锈或被人为恶意破坏而卡在 如图27所示的位置，那么该机械复位机构无论如何也不可能将杠杆22复位到不可传动状 态；在这种情况下，当一把允许开锁的钥匙插入钥匙插孔11完成开锁并且拔离以后，由于 顶杆107不能复位而导致力传动离合单元中的杠杆22无法复位，于是，在此之后的任何人 不需要钥匙只要转动钥匙插孔11就可以很方便地将锁打开。为避免这种情况的发生，避免 由于顶杆107的故障或被人为恶意破坏而造成锁具使用的不可靠和不安全，本实施例所采 用的前述包含了电动机Ml、滑动件101以及顶杆107等构成的电动复位机构是必须的。当 钥匙插入钥匙插孔11完成开锁并且拔离以后，如果顶杆107被卡在如图27所示的位置(此 时滑动件101正在被顶杆弹簧的扭簧臂102托举着，图25)，电子线路单元将根据钥匙已经 离开的检测结果驱动电动机Ml卷绕复位驱动丝线30，从而驱动滑动件101旋转到如图28 所示的位置(图中箭头K为旋转方向)。滑动件101在被驱动旋转的过程中一旦到达图28 所示的位置，其阻力臂123就会立刻从顶杆弹簧的扭簧臂102上滑脱，于是，在滑动件弹簧 106的拉力作用下使滑动件101到达复位位置(见图29)并且在电动机Ml的驱动力消失以 后使滑动件101回复到开锁前的初始位置(见图30)。滑动件101在从顶杆弹簧的扭簧臂 102上滑脱到达复位位置的过程中，其前端127将压迫杠杆22，迫使其从可传动状态旋转到 不可传动状态，从而实现了本实施例的电动复位机构将力传动离合单元由可传动状态驱动 到不可传动状态的复位过程。在本实施例中，这种具有机械复位和电动复位双重复位功能 的锁具具有很高的可靠性和安全性。根据上述，当钥匙插入钥匙插孔11完成开锁并且拔离，如果顶杆107被卡在如图 27所示的位置，在电动复位机构完成复位以后，滑动件101的阻力臂123将会位于顶杆弹簧 扭簧臂102的下方(如图29、30所示)；此时，如果顶杆107能够解除故障，则顶杆弹簧的扭 簧臂102就会在推动顶杆107的过程中对滑动件101的斜面122施力，迫使滑动件101的 阻力臂123向着避让的方向旋转(图31中箭头K所示)从而使扭簧臂102能够掉落到阻 力臂123的下方，于是，顶杆107、滑动件101以及整个电动复位机构都会回复到开锁前的初 始状态(如图13、23所示)。本实施例中，除电动复位机构以外的其它所有部分的组成和构成形式以及工作原 理都与前述智能锁芯装置实施例之一相同并已在智能锁芯装置实施例之一中叙述，在此不 再赘述。本发明电子锁实施例这是一个将上述智能锁芯装置实施例之一或智能锁芯装置实施例之二应用于抽 屉锁或橱柜锁的实施例。由于上述智能锁芯装置实施例之一和智能锁芯装置实施例之二在 应用中与外界发生联系的部分无论是结构形式还是工作原理都完全相同，因此，上述智能 锁芯装置实施例之一或智能锁芯装置实施例之二在本实施例中应用的过程以及工作原理 的叙述也是完全相同的。为方便起见，我们将上述智能锁芯装置实施例之一和智能锁芯装置实施例之二在本实施例中统称为本发明智能锁芯装置，这表示所叙述的本发明智能锁芯 装置既针对上述智能锁芯装置实施例之一也同时针对上述智能锁芯装置实施例之二，并且 在附图中隐去了它们所包含的仅在其内部发挥功能作用的电动复位机构。图32是本实施例的侧面剖视图(即图33中C-C剖视图)，图33是图32中移去电 子锁后盖49和电子线路单元25后的右视图。在图32和33中，电子锁外壳41和后盖49的 空腔内安装有本发明智能锁芯装置以及一个可以在该空腔内上下滑动的锁舌装置；其中， 本发明智能锁芯装置中的圆管16被缩短并且舍去了图7中的电磁开关器件W。锁舌装置 包括下部为马蹄形的锁舌42、设在锁舌42上的园柱形的驱动挡块45以及可以阻止锁舌42 在锁住时滑动的自锁杠杆43。在图33中，自锁杠杆43的上面有一个扭簧44对自锁杠杆 43起作用，该扭簧44总是力图使自锁杠杆43向图中逆时针方向转动；扭簧44的一个臂作 用于柱形挡块46，扭簧44的另一个臂作用于自锁杠杆43的上臂。自锁杠杆43的中部有 轴孔，轴47将扭簧44和自锁杠杆43穿在一起并安装在锁舌42上。在外壳41上设有当锁 舌42在锁住时可以阻止自锁杠杆43滑动的台阶48，当锁舌42或锁舌装置位于如图33所 示的锁住位置时，绕轴47转动的自锁杠杆43的下臂端处于外壳41的台阶48之上，从而保 证锁舌42不能向开锁的方向滑动。当钥匙插入到本电子锁实施例开锁时，锁中的电子线路 单元25在验证钥匙回答的密码正确后则命令机电驱动单元将力传动离合单元驱动到可传 动状态，于是，杠杆22被驱动到如图34和35所示的可以进行开锁力量传动的位置；此时， 按照图36中所示的箭头方向旋转钥匙，则跟随钥匙和转盘18 —起旋转的杠杆22的端部就 会首先推开锁舌42上的自锁杠杆43的上臂，于是自锁杠杆43绕轴47转动进而使自锁杠 杆43的下臂端脱离外壳41上的台阶48 ；继续旋转钥匙，杠杆22的端部将会将人手开锁的 旋转力传递给驱动挡块45进而使得锁舌42向开锁的方向滑动，直到锁舌42被完全开锁为 止(如图37所示)。当锁舌42被开锁并且在拔出钥匙时，杠杆22会在电动复位机构的驱 动下被复位到不可传动状态；在这种情况下，再次插入一把可以开锁的钥匙，则杠杆22将 再次被驱动到可传动状态，此时如果按照图38和图39中的箭头方向旋转钥匙，就可以使杠 杆22的端部从另一个方向上对驱动挡块45施力；继续旋转钥匙，直到锁舌42被移动到完 全锁住的位置。当锁舌42到达完全锁住的位置时，自锁杠杆43的下臂端会在扭簧44的作 用下扣在外壳41的台阶48上，从而实现锁舌42的安全上锁。在本实施例中，由于本发明智能锁芯装置上活动柱体31、以及外壳41上滑块36、 弹簧38和塞子37的作用，使得钥匙只能在转盘18位于如图32或33所示的位置才能插入 或拔出，从而避免了锁舌装置上的零件对杠杆22的活动发生干扰。本发明电子锁头实施例之一这是一个将上述智能锁芯装置实施例之一或智能锁芯装置实施例之二应用于外 挂式电子锁头的实施例。由于上述智能锁芯装置实施例之一和智能锁芯装置实施例之二在 应用中与外界发生联系的部分无论是结构形式还是工作原理都完全相同，因此，上述智能 锁芯装置实施例之一或智能锁芯装置实施例之二在本实施例中应用的过程以及工作原理 的叙述也是完全相同的。为方便起见，我们将上述智能锁芯装置实施例之一和智能锁芯装 置实施例之二在本实施例中统称为本发明智能锁芯装置，这表示所叙述的本发明智能锁芯 装置既针对上述智能锁芯装置实施例之一也同时针对上述智能锁芯装置实施例之二，并且 在附图中隐去了它们所包含的仅在其内部发挥功能作用的电动复位机构。
图40是本实施例的侧面剖视图(即图41中D-D剖视图)，图41是本实施例的正 面视图也是图40的左视图，图42是图40的右视图。在图40中，外挂式电子锁头外壳51 的空腔内安装有本发明智能锁芯装置和一个可以在外壳51内转动的从动旋转装置；其中， 本发明智能锁芯装置中的圆管16被缩短并且舍去了图7中的电磁开关器件W ；从动旋转装 置包括一个安装在外壳51内的从动转盘53，该从动转盘53是一个碗状旋转体，在它的外侧 中心设有力传动输出杆54，该力传动输出杆54为柱状，主要用于扭力的传动，其横截面可 以是各种非圆形的形状(在本实施例中为叶片状的扁矩形)；在从动转盘53的内侧边缘设 有受杠杆22驱动的驱动挡块52 (参见图40中沿E-E线剖开的剖视44)。图43是市场 上出售的可以与本实施例配套使用的机械门锁锁舌机构(俗称锁体)的局部剖视图，本实 施例通过外壳51上的螺纹55固定在该锁舌机构上，并且在固定时将力传动输出杆54插入 到它的扭力传动孔64中，扭力传动孔64位于锁舌拨轮63的中心，锁舌拨轮63上具有拨齿 62。当本实施例的力传动输出杆54带动锁舌拨轮63转动时，位于外壳60内的锁舌61将 随拨齿62的移动或开锁或上锁。图45是本实施例中当一把可以开锁的钥匙插入到钥匙插孔11中，机电驱动装置 驱动杠杆22使得它处于可传动状态时的剖面示意图。在图45中，如果旋转钥匙，杠杆22 就会将来自钥匙的人手开锁的旋转扭力传递给驱动挡块52，同时驱动挡块52将该旋转扭 力传递给从动转盘53，从而带动图40中的力传动输出杆54以及图43中的锁舌拨轮63 — 起转动以实现锁舌61的开锁或上锁。当钥匙被拔出钥匙插孔11时，杠杆22会在电动复位 机构的驱动下被复位到不可传动状态。在本实施例中，由于本发明智能锁芯装置上活动柱体31、以及外壳51上滑块36、 弹簧38和塞子37的作用，使得钥匙只能在转盘18位于如图40或44所示的位置才能插入 或拔出，从而避免了从动转盘53上的驱动挡块52对杠杆22的活动发生干扰。用本实施例的电子锁头去替换同类型的机械锁头，可以立即将原来的机械锁升级 为电子锁。本发明电子锁头实施例之二 这是一个将上述智能锁芯装置实施例之一或智能锁芯装置实施例之二应用于插 芯式电子锁头的实施例。由于上述智能锁芯装置实施例之一和智能锁芯装置实施例之二在 应用中与外界发生联系的部分无论是结构形式还是工作原理都完全相同，因此，上述智能 锁芯装置实施例之一或智能锁芯装置实施例之二在本实施例中应用的过程以及工作原理 的叙述也是完全相同的。为方便起见，我们将上述智能锁芯装置实施例之一和智能锁芯装 置实施例之二在本实施例中统称为本发明智能锁芯装置，这表示所叙述的本发明智能锁芯 装置既针对上述智能锁芯装置实施例之一也同时针对上述智能锁芯装置实施例之二，并且 在附图中隐去了它们所包含的仅在其内部发挥功能作用的电动复位机构。图46是本发明电子锁头实施例之二的侧面剖视图(即图47中F-F剖视图)；图 47是本发明电子锁头实施例之二的正面视图，也是图46的左视图；图48是图46的右视局 部剖视图。在本实施例中，插芯式电子锁头的外壳71和拨轮73都与普通插芯式机械门锁 锁头的葫芦形外壳和拨轮相似，并且它的长度和横截面尺寸都参照了市场上通行的插芯式 机械门锁锁头的尺寸。本实施例包括外壳71、本发明智能锁芯装置以及从动旋转装置。由 图46，在本实施例中，本发明智能锁芯装置的钥匙插孔单元和圆管16被设置在外壳71的
19空腔内，本发明智能锁芯装置的转盘18以及安装在转盘18上的零部件被设置在外壳71的 一侧。从动旋转装置包括从动转盘76、轴套75、拨轮73和杯罩83 ；从动转盘76为环状，它 与轴套75固定在一起并套在圆管16的外面；从动转盘76位于转盘18和外壳71之间，轴 套75穿过外壳与设置在外壳71缺口中的用于力传动输出的拨轮73进行扭力传动的连接； 在从动转盘76上固定有能够被本发明智能锁芯装置上的杠杆22施力而一起转动的驱动挡 块77。挡圈72用于限制本发明智能锁芯装置和从动旋转装置，使它们不会与外壳71分离； 螺孔84是安装固定孔。在图46中，有一个碗状的杯罩83固定在从动转盘76上，在该罩 杯83的外侧设置了一个可以在门内阻止钥匙开锁的手动开关，该手动开关包括杠杆78、弹 片81和磁铁82，杠杆轴80固定在杯罩83外侧的中心，磁铁82固定在杠杆78的一端(见 图48)，在弹片81的配合下杠杆78可以从如图46所示的位置手动操作到如图49所示的 位置。在本实施例中，本发明智能锁芯装置的电路原理图如图7所示，其中，电磁开关器件 W是干簧管开关或霍尔电子开关，它被安装在电子线路单元电路板的中心，当本实施例上述 手动开关的杠杆78被手动操作到如图49所示的位置时，磁铁82使电路板上的电磁开关器 件W闭合，于是，图7中晶体管V2的基极对地短路，从而可以阻止钥匙开锁。本实施例的手 动开关与普通机械门锁的门内插销开关功能相当。与本实施例配套使用的门锁锁舌机构见图50和图51所示，图51是图50的左视 图，在图中，包含有面板90、把手91和锁舌94的插芯式机械门锁的锁舌机构固定在门92 上，在它安装锁头的位置上用本实施例的插芯式电子锁头替换原来的机械锁头，本实施例 通过螺丝95和外壳71上的螺孔84将其与锁舌机构固定，本实施例拨轮73的拨齿落在锁 舌94的齿槽93中。在图51的左侧，可以见到作为门内开锁旋钮的杯罩83;当在门内转动 杯罩83时，根据图46的结构以及前述的结构原理可知，杯罩83带动从动转盘76、轴套75 以及拨轮73 —起转动，从而带动锁舌94移动以实现门内的开锁或上锁。在手动开关的杠杆78处于如图46所示的未被打开的情况下，当一把可以开锁的 钥匙插入到本实施例钥匙插孔11中时(如图52)，机电驱动装置在微电脑的控制下驱动杠 杆22，并使得杠杆22从原来如图53或图46所示的状态变为如图52或图54所示的状态 (图53是图46中沿G-G线的剖视图，图54是图52中沿H-H线的剖视图)，于是，杠杆22(或 力传动离合单元)就处于可以进行开锁力量传动的状态。此时转动钥匙就可以通过杠杆22 的端部将人手开锁的旋转力传递给驱动挡块77，于是驱动挡块77带动从动转盘76、轴套75 和拨轮73 —起转动，从而实现对锁舌94的开锁或上锁的移动。当钥匙被拔出钥匙插孔11 时，杠杆22会在电动复位机构的驱动下被复位到不可传动状态。在本实施例中，由于本发明智能锁芯装置上活动柱体31、以及外壳71上滑块36、 弹簧38和塞子37的作用，使得钥匙只能在转盘18位于如图46或图53所示的位置才能插 入或拔出，其操作方式与人们在普通机械锁上的使用习惯相同。使用本实施例可以立即将原来的机械锁升级为智能电子锁。本发明电子锁头实施例之三将上述本发明电子锁头实施例之二进行改进后得到本实施例，其改进的内容为 1、本实施例所包含的智能锁芯装置仅使用前述智能锁芯装置实施例之二 ；2、本实施例使用 前述智能锁芯装置实施例之二时在顶杆107的弯臂111处加装一段延长杆115(经放大后 如图55所示，图56是图55的左视图，图57是图55的右视图)；3、本实施例使用前述智能锁芯装置实施例之二时舍去电子线路单元中的电磁开关器件W ;4、本实施例使用前述智能 锁芯装置实施例之二时在电子线路单元的电路板中心作孔，以便延长杆115能从中自由通 过；5、舍去手动开关中杠杆78尾部的磁铁82。经上述对本发明电子锁头实施例之二进行改进后，本实施例的侧面剖视图如图58 所示，其中，滑动件101、扭簧轴103、导轨104、顶杆弹簧105、滑动件弹簧106、顶杆107、以 及电动机Ml、电动机M2、压线环28、开锁驱动丝线24、复位驱动丝线30等按照所在安装位 置的投影在图中表现。由图58可见，顶杆107加装的延长杆115穿出电子线路单元25的 电路板中心孔，当手动开关所包含的杠杆78被手动操作到如图59所示的位置时，杠杆78 就成了阻止顶杆107向内推进的限位挡块，也就是说，手动开关被置于阻止钥匙开锁的位 置时，它是阻止顶杆107向内推进的限位阻挡机构；在这种情况下，由于顶杆107无法向内 推进从而导致钥匙无法完全插到钥匙插孔11中，并且导致滑动件101始终停留在复位的位 置，从而实现了类似于门内插销而阻止钥匙开锁的功能。本实施例除上述改进以外的其它所有部分的组成和构成形式以及工作原理都与 前述本发明电子锁头实施例之二相同并已在前面叙述，在此不再赘述。使用本实施例可以立即将原来的机械锁升级为智能电子锁，并且更可靠更安全。
权利要求
1.一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，它包括设有钥匙插孔(11)和触点 (14)的钥匙插孔单元、与触点(14)电连接含有智能识别和智能控制功能的电子线路单元 (25)、与电子线路单元(25)电连接并受其控制的机电驱动单元、受机电驱动单元的驱动和 控制用于传递开锁力量且具有可传动和不可传动两种离合状态的力传动离合单元，其中 电子线路单元(25)通过触点(14)从插入钥匙插孔(11)的钥匙中获得供电能源，在电子线 路单元(25)中设有当钥匙拔出钥匙插孔(11)后可依靠其储能向机电驱动单元供电从而驱 动力传动离合单元改变离合状态的储能电容器(Cl)。
2.根据权利要求1所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，电子线 路单元(25)中设有向储能电容器(Cl)充电的电压提升充电电路。
3.根据权利要求1所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，电子线 路单元(25)中设有当钥匙拔出钥匙插孔(11)时能检测钥匙头(7)离开钥匙插孔(11)的 检测电路。
4.根据权利要求1所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，力传动 离合单元包括一个受机电驱动单元驱动控制并可传递开锁力量的杠杆(22)，该杠杆(22) 处于不同的位置时可分别使力传动离合单元成为可传动状态或不可传动状态。
5.根据权利要求1所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，触点 (14)设在钥匙插孔(11)内的一侧，钥匙插孔(11)内的另一侧设有当智能锁芯装置装入外 壳(39、41、51、71)时可以限定钥匙只能在确定位置拔出的活动柱体(31)。
6.根据权利要求1所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，钥匙插 孔(11)内的触点(14)安装位置与通用计算机USB接口插座的触点安装位置相对应。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其 中，机电驱动单元中包括一个可以将力传动离合单元由可传动状态驱动到不可传动状态的 电动复位机构。
8.根据权利要求7所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，电动复 位机构包括一个可以将力传动离合单元由可传动状态驱动到不可传动状态的电动机(Ml)。
9.根据权利要求8所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，电动复 位机构还包括一个可以改变驱动力方向的导向部件(17)。
10.根据权利要求7所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，电子线 路单元(25)中还包括可以驱动和控制电动机(M1、M2)正转或反转的双向驱动控制电路。
11.根据权利要求7所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，电动复 位机构包括电动机(Ml)、受电动机(Ml)驱动可对力传动离合单元施力的滑动件(101)、安 装滑动件(101)的导轨(104)以及对滑动件(101)施力的滑动件弹簧(106)。
12.根据权利要求11所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，电动 复位机构还包括一个用于传递钥匙插入钥匙插孔(11)时的顶推力从而导致滑动件(101) 由复位位置滑动到非复位位置的顶杆(107)，以及一个力图使顶杆(107)恢复到初始状态 的顶杆弹簧(105)；顶杆(107)的一端设在钥匙插孔(11)中，它的另一端穿出钥匙插孔 (11)与顶杆弹簧(105)进行受力连接。
13.根据权利要求11所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，导轨 (104)是一个圆柱形的被固定的轴，在滑动件(101)上设有孔(121、126)，滑动件(101)通过孔(121、126)套在导轨(104)上，滑动件(101)以导轨(104)作为支点还具有相当于杠 杆原理的动力臂(125)和阻力臂(123)以及受力后可使滑动件(101)绕导轨(104)转动的 斜面(122)。
14.根据权利要求12所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置，其中，顶杆 (107)的一端设有弯臂(111)。
15.一种由电容储能实现自复位的智能电子锁，它包括外壳(41)、锁舌装置以及根据 权利要求1至14任一项所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置。
16.根据权利要求15所述的一种由电容储能实现自复位的智能电子锁，其中，锁舌装 置包括设在锁舌(42)上的拨动挡块(45)以及可以阻止锁舌(42)在上锁时滑动的自锁杠 杆(43)，并且在外壳(41)上设有当锁舌(42)在上锁时可以阻止自锁杠杆(43)滑动的台阶 (48)。
17.一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，它包括外壳(71)、从动旋转装置以 及根据权利要求1至14任一项所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置。
18.根据权利要求17所述的一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，其中，从动 旋转装置包括一个安装在外壳(51)内的从动转盘(53)，在该从动转盘(53)上设有力传动 输出杆(54)以及受杠杆(22)驱动的受力挡块(52)。
19.根据权利要求17所述的一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，其中，从动 旋转装置包括从动转盘(76)、轴套(75)和用于力传动输出的拨轮(73)，轴套(75)的一端 固定在从动转盘(76)上，轴套(75)的另一端与拨轮(73)有力传动连接，在从动转盘(76) 上设有受杠杆(22)驱动的驱动挡块(77)。
20.根据权利要求17所述的一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，其中，从动 旋转装置包括一个可以作为门内开锁旋钮的杯罩(83)，在该杯罩(83)上设有可以阻止钥 匙开锁的手动开关。
21.根据权利要求20所述的一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，其中，手动 开关包括一个一端设有磁铁(82)的杠杆(78)，并且在电子线路单元(25)中设有受磁铁 (82)影响而阻止开锁的电磁开关器件(W)。
22.一种由电容储能实现自复位的智能电子锁头，它包括外壳(71)、从动旋转装置以 及根据权利要求1至8、10至14任一项所述的一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装 置，其中，从动旋转装置包括一个可以作为门内开锁旋钮的杯罩(83)，在该杯罩(83)上设 有可以阻止钥匙开锁的手动开关，该手动开关被置于阻止钥匙开锁的位置时，它是阻止顶 杆(107)向内推进的限位阻挡机构。
23.一种与上述权利要求1所述的由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具 相配套的电子钥匙，它包括钥匙头(7)、安装在钥匙头(7)上的触点(1)、与触点(1)电连接 可输出密码或信号的钥匙电路单元(5)、与钥匙电路单元(5)电连接并提供电源的电池(E) 以及外壳(3)，其中钥匙头(7)的部分外表面裹着一个为增强其刚性用以传递人手开锁力 量的金属套(2)，所有触点(1)暴露在该金属套(2)的外面。
24.根据权利要求23所述的一种与由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁 具相配套的电子钥匙，其中，金属套(2)的一端有U形缺口，所有触点(1)暴露在该U形缺 口中。
25.—种与上述权利要求5所述的由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具 相配套的电子钥匙，它包括钥匙头(7)、安装在钥匙头(7)上的触点(1)、与触点(1)电连接 可输出密码或信号的钥匙电路单元(5)、与钥匙电路单元(5)电连接并提供电源的电池(E) 以及外壳(3)，其中钥匙头(7)上设有当钥匙插入钥匙插孔(11)后限定钥匙只能在确定 位置拔出的通孔或凹坑(8)。
26.根据权利要求23至25任一项所述的一种与由电容储能实现自复位的智能锁芯装 置及配套锁具相配套的电子钥匙，其中，钥匙头(7)上的触点(1)安装位置与通用计算机 USB接口插头的触点安装位置相对应。
27.根据权利要求23至25任一项所述的一种与由电容储能实现自复位的智能锁芯装 置及配套锁具相配套的电子钥匙，其中，电池(E)为可充电电池。
28.根据权利要求27所述的一种与由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁 具相配套的电子钥匙，其中，钥匙电路单元(5)中设有可直接通过通用计算机USB接口向电 池(E)充电的充电电路。
全文摘要
一种由电容储能实现自复位的智能锁芯装置及配套锁具和钥匙，其中，智能锁芯装置包括含有触点的钥匙插孔单元、含有微电脑和储能电容器的电子线路单元、含有电动复位机构的机电驱动单元以及力传动离合单元。电子钥匙包括钥匙头、触点以及含有电池的钥匙电路单元。使用这样的微电脑智能锁芯装置及配套锁具和电子钥匙可以将除门锁以外的其它多种类锁具也能实现微电脑智能化，从而真正实现用一把钥匙打开千把的锁，使每个人所有的钥匙都尽可能地统一为一把，同时大大提高这些锁具使用的安全性和方便性。
文档编号E05B19/00GK101994430SQ20101024484
公开日2011年3月30日 申请日期2010年7月26日 优先权日2009年8月6日
发明者翟达 申请人:翟达