微功耗智能电子锁头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种微功耗智能电子锁头，包括锁头体和置于所述锁头体内的锁头芯，锁头芯内安装有具有至少一个密钥分区的电路板和与电路板电连接的微型马达，电路板上安装有CPU，锁头芯用于插入电子钥匙的一端设有用于与电子钥匙接触连接的触点，触点的内端与所述电路板之间电连接；锁头体的内壁上设有用于对卡闩进行限位的卡槽，微型马达的动力输出端通过卡闩驱动装置与卡闩连接。本发明通过在锁头芯上设置触点，没有电子钥匙插入时完全处于无电无功耗状态，有电子钥匙插入时自动接通电源，实现数据传输、核对及对微型电机的驱动，在满足精确控制的前提下实现微功耗电子驱动功能，具有控制精确、安全性高、功耗低的优点。
【专利说明】微功耗智能电子锁头
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电子锁头，尤其涉及一种微功耗智能电子锁头。
【背景技术】
[0002]目前市场的机械锁和电子锁的应用都非常广泛，电子锁因其安全性能可靠而受到越来越多用户的欢迎。电子锁在安全技术防范领域，具有防盗报警功能的电子密码锁代替传统的机械式密码锁，克服了机械式密码锁密码量少、安全性能差的缺点，使密码锁无论在技术上还是在性能上都大大提闻一步。
[0003]现有的电子锁多为线圈式电磁动力驱动，即采用给线圈通电产生磁力开锁的方式实现开锁，线圈失电后磁力消失通过弹簧复位实现关锁。由于电磁力可以通过永久磁铁的磁力代替，所以可能被不法份子通过永久磁铁实现非法开锁，降低了电子锁的安全性能，同时钥匙也一般为IC卡、磁卡、指纹和遥控等方式，结构复杂、成本高，与传统习惯差异大。
[0004]为了解决这个问题，采用微型马达作为驱动动力是电子锁的一个比较好的选择。但现有以微型马达驱动的电子锁，采用在锁头内安装电池的方式为锁头内的电路板和马达供电，其缺陷在于:电路板需要不停地检测电子钥匙的接入信息，所以长时间处于工作状态，比较浪费电能；使用达到一定时间后，电池的电量会用完，需要重新更换电池，比较繁琐，并可能因电量不足时无法实现开锁而给用户带来损失；另外，电池也会占用较大空间，使电子锁头的体积增大，不利于安装，尤其不利于在现有的机械锁基础上进行改装。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种控制精确、安全性高、功耗低的微功耗智能电子锁头。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0007]本实用新型所述微功耗智能电子锁头，包括锁头体和置于所述锁头体内的锁头芯，所述锁头芯内安装有具有至少一个密钥分区的电路板和与所述电路板电连接的微型马达，所述电路板上安装有CPU，所述锁头芯用于插入电子钥匙的一端设有用于与电子钥匙接触连接的触点，所述触点的内端与所述电路板之间电连接；所述锁头体的内壁上设有用于对卡闩进行限位的卡槽，所述微型马达的动力输出端通过卡闩驱动装置与所述卡闩连接。
[0008]上述结构中，锁头芯上用于插钥匙的腔体与用于安装电机的腔体之间仅有细小的导线孔，前腔体与后腔体之间是相互物理隔绝的。
[0009]通过在锁头芯上设置触点，没有电子钥匙插入时锁头内的电子部件完全处于无电无功耗状态，有电子钥匙插入时自动接通电源，实现数据传输、核对及对微型电机的驱动，在满足精确控制的前提下实现微功耗电子驱动功能。
[0010]具体地，所述卡闩驱动装置可以有多种结构实现其驱动功能，下面举出几种具体结构:
[0011]第一，所述卡闩驱动装置由马达螺纹转轴和锁芯闩组成，所述马达螺纹转轴和所述锁芯闩之间通过螺纹连接，所述锁芯闩与所述卡闩连接。这种方式直接通过螺纹连接实现传动，简单、直接；其传动结构具体可为:所述锁芯闩的中心孔壁上设有螺纹，所述马达螺纹转轴置于所述锁芯闩的中心孔内，这种结构传动比较可靠，也可采用在马达螺纹转轴的中心孔内设螺纹并套装在锁芯闩上的方式，还可采用马达螺纹转轴和锁芯闩之间直接并列螺纹传动的方式。
[0012]在上述第一种结构基础上还可以采用下述两种不同结构:
[0013]其一，所述马达螺纹转轴的中心线与所述锁头芯的中心线相互平行，所述卡槽置于所述锁头体一端靠近边缘处且外侧开口 ；其二，所述马达螺纹转轴的中心线与所述锁头芯的中心线相互垂直。这两种结构中，前者的微型马达的轴线与锁头芯的轴线平行，后者的微型马达的轴线与锁头芯的轴线垂直，都能实现开锁和关锁的目的。作为优选，这两种结构中的所述锁芯闩与所述卡闩为一体化结构，既牢固又便于加工。
[0014]第二，所述卡闩驱动装置为马达齿轮转轴，所述卡闩为直线型齿条卡闩，所述马达齿轮转轴与所述直线型齿条卡闩之间通过齿轮传动连接，所述马达齿轮转轴的中心线与所述锁头芯的中心线相互平行。这种装置通过齿轮传动实现了旋转动力与直线动力的转变并改变了力的轴线方向，同样能实现开锁和关锁的目的。
[0015]进一步，所述锁头体内设有与钥匙配套的机械式归位弹子。机械式归位弹子与传统机械锁的归位弹子一样，本发明中，归位弹子的作用为:在初始状态下才能插入与取出钥匙。
[0016]本发明的有益效果在于:
[0017]本发明具有控制精确、安全性高、功耗低的优点，具体为:
[0018]1、本发明所述锁头内的电子部件由电子钥匙上的电源供电，解决了由于普通电子锁电池耗尽而打不开锁的问题；
[0019]2、采用微型马达作为驱动部件，不会受永久磁铁的干扰，解决了电磁力驱动安全性能低的问题；
[0020]3、锁头芯上的微型马达和电路板的工作时间短、电流小，功耗极低，环保节能；
[0021]4、由于不需电池，所以锁头的体积小，所有部件均可在在普通机械锁头上实现，可以直接采用替换锁头的方式，将传统的机械锁改装为电子锁或电子机械锁，安全等级大大提升；
[0022]5、锁头与电子钥匙之间采用电子身份验证方式，互开率几乎为零，安全性高；
[0023]6、电路板可以保存多组电子钥匙编号与密钥对，实现多把钥匙开启本锁头的功能。在授权状态下，可以增加、删除某个钥匙开启本锁的权限，电子钥匙在非授权状态下不能复制，也杜绝了技术开锁的可能性。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例1所述微功耗智能电子锁头的轴向剖视结构图；
[0025]图2是本发明实施例1所述微功耗智能电子锁头开锁状态的轴向剖视结构图；
[0026]图3是本发明实施例1所述卡闩和卡槽的侧视结构示意图；
[0027]图4是本发明实施例2所述微功耗智能电子锁头的轴向剖视结构图；
[0028]图5是本发明实施例2所述微功耗智能电子锁头开锁状态的轴向剖视结构图；[0029]图6是本发明实施例2所述直线型齿条卡闩与卡槽处于关锁状态的侧向剖视结构示意图；
[0030]图7是本发明实施例2所述直线型齿条卡闩与卡槽处于开锁状态的侧向剖视结构示意图；
[0031]图8是本发明实施例3所述微功耗智能电子锁头的轴向剖视结构图；
[0032]图9是本发明实施例3所述微功耗智能电子锁头开锁状态的轴向剖视结构图；
[0033]图10是本发明实施例3所述卡闩与卡槽处于开锁状态的侧向剖视结构示意图；
[0034]图11是本发明实施例3所述卡闩与卡槽处于关锁状态的侧向剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步具体描述:
[0036]实施例1:
[0037]如图1所示，本实施例所述微功耗智能电子锁头，包括锁头体2和置于锁头体2内的锁头芯8，锁头芯8内安装有具有至少一个密钥分区的电路板4和与电路板4电连接的微型马达11，电路板4上安装有CPU 3，锁头芯8用于插入电子钥匙的一端设有用于与电子钥匙接触连接的触点12，触点12的内端与电路板4之间电连接，其连接线包括电源线和通讯线；锁头体2的内壁上设有用于对卡闩6进行限位的卡槽5，微型马达11的动力输出端通过马达螺纹转轴10与锁芯闩9连接，锁芯闩9与卡闩6为一体化结构；锁芯闩9的中心孔壁上设有螺纹，马达螺纹转轴10置于锁芯闩9的中心孔内，马达螺纹转轴10和锁芯闩9之间通过螺纹连接；马达螺纹转轴10的中心线与锁头芯8的中心线相互平行，卡槽5置于锁头体2 —端靠近边缘处且外侧开口 ；锁头体2内设有与钥匙配套的机械式归位弹子1，机械式归位弹子I与传统机械锁弹子一样，包括配合弹子、止动弹子、压缩弹簧；在本设计中，机械式归位弹子I主要起到在初始状态下才能插入与取出钥匙的作用，这与机械锁的完全锁定功能有区别。图1中还示出了启锁件7。
[0038]图3示出了卡闩6和卡槽5相对旋转运动的位置关系，当卡闩6置于卡槽5内时，卡闩6因卡槽5的限位而无法转动；当卡闩6置于卡槽5外时,卡闩6可以转动。
[0039]本实施例所述微功耗智能电子锁头的工作原理及工作过程如下:
[0040]如图1所示，在没有插入电子钥匙时，机械式归位弹子I的弹簧处于松开状态，将锁头芯8卡在锁头体2上，同时卡闩6也卡在卡槽5内(即处于图中的最右端),此时无法转动锁头芯8，锁头处于锁定状态。
[0041]如图2所示，插入有效的电子钥匙15后，机械式归位弹子I的弹簧处于压缩状态，机械式归位弹子I的配合弹子与止动弹子的分界面刚好与锁头芯8和锁头体2的分界面重合；锁头芯8内的电路板4通过电子钥匙15上的电池获得电源，电力传输路径为:电子钥匙15—电子钥匙电极14—锁头芯8上的触点12—锁头芯8内的电路板4。电路板4得电后开始工作，然后双方通过通讯线开始双向通讯，通讯信号的传输路径与上述电力传输路径一致。由于电路板4上保存有电子钥匙15的密钥与编号，电子钥匙15与锁头芯8的身份认证通过，锁头芯8内的电路板4驱动微型马达11转动，通过马达螺纹转轴10带动锁芯闩9移动(图2中向左移动)，锁芯闩9带动卡闩6移动并使卡闩6脱离卡槽5的限制(此时卡闩6处于图2中的最左端)，锁头处于开锁状态。这时转动电子钥匙15，通过钥匙转柄13带动锁头心8转动，即通过启锁件7实现开锁。
[0042]结合图1和图2，当电子钥匙15转动到初始状态时，机械式归位弹子I处于压缩弹簧位置，在物理上可以取出电子钥匙15，其它位置(机械式归位弹子I的配合弹子刚好处于锁头芯8与锁头体2的分界面上)不能取出；同时，电子钥匙15发出锁定指令，电路板4驱动微型马达11反向转动，通过马达螺纹转轴10带动锁芯闩9反向移动(图2中向右移动)，锁芯闩9带动卡闩6移动并使卡闩6进入卡槽5内(此时卡闩6处于图1中的最右端)，锁头处于关锁状态。此时无法转动锁头芯，处于锁定状态。
[0043]实施例2:
[0044]如图1和图4所示，本发明所述微功耗智能电子锁头，其结构与实施例1相比，区别在于:
[0045]实施例1的卡闩6在本实施例中为直线型齿条卡闩16，同时，本实施例减少了锁芯闩9 ;实施例1的马达螺纹转轴10在本实施例中为马达齿轮转轴17，马达齿轮转轴17与直线型齿条卡闩16之间通过齿轮传动连接，马达齿轮转轴17的中心线与锁头芯8的中心线相互平行；另外，实施例1中，卡槽5置于锁头体2 —端靠近边缘处且外侧开口，本实施例中，卡槽5置于锁头体2内的中段。当然，在此基础上，实施例1中卡闩6与卡槽5的相对运动与本实施例中直线型齿条卡闩16与卡槽5的相对运动发生了变化。
[0046]图6和图7示出了直线型齿条卡闩16和卡槽5相对直线运动的位置关系。如图6所示，当直线型齿条卡闩16置于卡槽5内时，直线型齿条卡闩16因卡槽5的限位而无法转动；如图7所示，当直线型齿条卡闩16置于卡槽5外时，直线型齿条卡闩16可以转动。图6和图7中还示出了微型马达11的转轴18，马达齿轮转轴17套装在微型马达11的转轴18上。
[0047]本实施例所述微功耗智能电子锁头的工作原理及工作过程如下:
[0048]如图4所示，在没有插入电子钥匙时，机械式归位弹子I的弹簧处于松开状态，将锁头芯8卡在锁头体2上，同时直线型齿条卡闩16也卡在卡槽5内(即处于图中的最右端)，此时无法转动锁头芯8，锁头处于锁定状态。
[0049]如图5所示，插入有效的电子钥匙15后，机械式归位弹子I的弹簧处于压缩状态，机械式归位弹子I的配合弹子与止动弹子的分界面刚好与锁头芯8和锁头体2的分界面重合；锁头芯8内的电路板4通过电子钥匙15上的电池获得电源，电力传输路径为:电子钥匙15—电子钥匙电极14—锁头芯8上的触点12—锁头芯8内的电路板4。电路板4得电后开始工作，然后双方通过通讯线开始双向通讯，通讯信号的传输路径与上述电力传输路径一致。由于电路板4上保存有电子钥匙15的密钥与编号，电子钥匙15与锁头芯8的身份认证通过，锁头芯8内的电路板4驱动微型马达11转动，通过马达齿轮转轴17带动直线型齿条卡闩16移动(图5中向下移动)，直线型齿条卡闩16脱离卡槽5的限制(此时直线型齿条卡闩16处于图5中的最下端)，锁头处于开锁状态。这时转动电子钥匙15，通过钥匙转柄13带动锁头心8转动，即通过启锁件7实现开锁。
[0050]结合图4和图5，当电子钥匙15转动到初始状态时，机械式归位弹子I处于压缩弹簧位置，在物理上可以取出电子钥匙15，其它位置(机械式归位弹子I的配合弹子刚好处于锁头芯8与锁头体2的分界面上)不能取出；同时，电子钥匙15发出锁定指令，电路板4驱动微型马达11反向转动，通过马达齿轮转轴17带动直线型齿条卡闩16反向移动(图5中向上移动)，直线型齿条卡闩16进入卡槽5内(此时直线型齿条卡闩16处于图4中的最上端)，锁头处于关锁状态。此时无法转动锁头芯，处于锁定状态。
[0051]实施例3:
[0052]如图1和图8所示，本发明所述微功耗智能电子锁头，其结构与实施例1相比，区别在于:
[0053]实施例1的马达螺纹转轴10的中心线与锁头芯8的中心线相互平行，本实施例的马达螺纹转轴10的中心线与锁头芯8的中心线相互垂直；实施例1中，卡槽5置于锁头体2—端靠近边缘处且外侧开口，本实施例中，卡槽5置于锁头体2内的中段。当然，在此基础上，卡闩6与卡槽5的相对运动发生了变化。
[0054]图10和图11示出了卡闩6和卡槽5相对直线运动的位置关系。如图10所示，当卡闩6置于卡槽5内时,卡闩6因卡槽5的限位而无法转动；如图11所示，当卡闩6置于卡槽5外时，卡闩6可以转动。
[0055]本实施例所述微功耗智能电子锁头的工作原理及工作过程如下:
[0056]如图8所示，在没有插入电子钥匙时，机械式归位弹子I的弹簧处于松开状态，将锁头芯8卡在锁头体2上，同时卡闩6也卡在卡槽5内(即处于图8中的最上端),此时无法转动锁头芯8，锁头处于锁定状态。
[0057]如图9所示，插入有效的电子钥匙15后，机械式归位弹子I的弹簧处于压缩状态，机械式归位弹子I的配合弹子与止动弹子的分界面刚好与锁头芯8和锁头体2的分界面重合；锁头芯8内的电路板4通过电子钥匙15上的电池获得电源，电力传输路径为:电子钥匙15—电子钥匙电极14—锁头芯8上的触点12—锁头芯8内的电路板4。电路板4得电后开始工作，然后双方通过通讯线开始双向通讯，通讯信号的传输路径与上述电力传输路径一致。由于电路板4上保存有电子钥匙15的密钥与编号，电子钥匙15与锁头芯8的身份认证通过，锁头芯8内的电路板4驱动微型马达11转动，通过马达螺纹转轴10带动锁芯闩9移动(图9中向下移动)，锁芯闩9带动卡闩6移动并使卡闩6脱离卡槽5的限制(此时卡闩6处于图9中的最下端)，锁头处于开锁状态。这时转动电子钥匙15，通过钥匙转柄13带动锁头心8转动，即通过启锁件7实现开锁。
[0058]结合图8和图9，当电子钥匙15转动到初始状态时，机械式归位弹子I处于压缩弹簧位置，在物理上可以取出电子钥匙15，其它位置(机械式归位弹子I的配合弹子刚好处于锁头芯8与锁头体2的分界面上)不能取出；同时，电子钥匙15发出锁定指令，电路板4驱动微型马达11反向转动，通过马达螺纹转轴10带动锁芯闩9反向移动(图9中向上移动)，锁芯闩9带动卡闩6移动并使卡闩6进入卡槽5内(此时卡闩6处于图8中的最上端),锁头处于关锁状态。此时无法转动锁头芯，处于锁定状态。
[0059]上述实施例列出了本发明的部分优选结构，但在此基础上还可作出很多显而易见的变化，比如:卡闩驱动装置也可采用在马达螺纹转轴10的中心孔内设螺纹并套装在锁芯闩9上的方式，还可采用马达螺纹转轴10和锁芯闩9之间直接并列螺纹传动的方式，或者，也可以采用其他结构的机械式归位弹子等，这些变化均未脱离本发明的核心结构，所以均落入本发明专利的保护范围内。
【权利要求】
1.一种微功耗智能电子锁头，包括锁头体和置于所述锁头体内的锁头芯，其特征在于:所述锁头芯内安装有具有至少一个密钥分区的电路板和与所述电路板电连接的微型马达，所述电路板上安装有CPU，所述锁头芯用于插入电子钥匙的一端设有用于与电子钥匙接触连接的触点，所述触点的内端与所述电路板之间电连接；所述锁头体的内壁上设有用于对卡闩进行限位的卡槽，所述微型马达的动力输出端通过卡闩驱动装置与所述卡闩连接。
2.根据权利要求1所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述卡闩驱动装置由马达螺纹转轴和锁芯闩组成，所述马达螺纹转轴和所述锁芯闩之间通过螺纹连接，所述锁芯闩与所述卡闩连接。
3.根据权利要求2所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述锁芯闩的中心孔壁上设有螺纹，所述马达螺纹转轴置于所述锁芯闩的中心孔内。
4.根据权利要求2所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述马达螺纹转轴的中心线与所述锁头芯的中心线相互平行。
5.根据权利要求4所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述卡槽置于所述锁头体一端靠近边缘处且外侧开口。
6.根据权利要求4所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述锁芯闩与所述卡闩为一体化结构。
7.根据权利要求2所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述马达螺纹转轴的中心线与所述锁头芯的中心线相互垂直。
8.根据权利要求7所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述锁芯闩与所述卡闩为一体化结构。
9.根据权利要求1所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述卡闩驱动装置为马达齿轮转轴，所述卡闩为直线型齿条卡闩，所述马达齿轮转轴与所述直线型齿条卡闩之间通过齿轮传动连接，所述马达齿轮转轴的中心线与所述锁头芯的中心线相互平行。
10.根据权利要求1-9任何一项权利要求所述的微功耗智能电子锁头，其特征在于:所述锁头体内设有与钥匙配套的机械式归位弹子。
【文档编号】E05B47/00GK103806754SQ201210452656
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】周国权, 喇晓路 申请人:四川润智兴科技有限公司