一种多级机械密码锁及其防护装置的制作方法

本发明涉及机械密码锁技术领域，特别是涉及一种多级机械密码锁及其防护装置。

背景技术：

现有技术的机械密码锁通常可分为两种：多拨式和单一转盘式。多拨式机械密码锁通常设有多个拨圈，拨圈上刻有码号，多个码号的组合形成解锁密码。当拨圈转到正确的密码，锁便可以打开。这种类型的机械密码锁常见于旅行箱锁和自行车锁上，该类型锁的密码组合量，且随着拨盘数量的增加而增加。

单一转盘式机械密码锁只设有一个转盘，转盘推动背后数个平衡碟片或凸轮进行解锁。习惯上，开启这种锁时先把转盘顺时针转到第一个数字，然后反时针转到第二个数字，如此操作直至最后一个数字。当按照正确的操作转入正确的密码后，锁便可以打开。这种类型的机械密码锁常见于保险柜上。

通过阅读上述，现有技术的机械密码锁虽然可以为上锁的装置提供有效的保护，但是在实际操作中，上述机械密码锁的密码遗忘率高，解锁时操作繁琐、费时费力。在多数既需要获得有效防护，同时也希望解锁简便快捷的应用场合，现有技术的机械密码锁难以满足。

因此，如何设计一种机械密码锁，在提供有效防护的同时，又满足密码简单易记、解锁操作简便快捷，这是设计技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种多级机械密码锁及其防护装置，在提供有效防护的同时，又满足密码简单易记、解锁操作简便快捷。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多级机械密码锁，包括锁体及与所述锁体配合的锁芯；

所述锁体包括：锁体本体、内置弹性件、第一锁钉以及第二锁钉；所述锁体开设有锁槽，所述内置弹性件置于所述锁槽的槽底，所述第一锁钉和所述第二锁钉分别通过第一复位弹性件和第二复位弹性件可伸缩活动地设于所述锁槽的侧壁；

其中，所述第一锁钉以及所述第二锁钉处在所述锁槽不同的轴向平面；

所述锁芯包括：锁芯本体、锁头、解锁复位件及活动解锁环；所述锁芯本体依序形成头部、中部和尾部，所述锁头固定于所述锁芯本体的头部，所述解锁复位件固定于所述锁芯本体的中部；所述活动解锁环滑动设于所述锁芯本体的中部并位于所述锁头和所述解锁复位件之间；

所述锁头面向所述解锁复位件一侧具有第一平面锁止位及第一斜面解锁位；所述第一平面锁止位与所述第一斜面解锁位之间形成第一折角位；

所述活动解锁环面向所述解锁复位件一侧具有第二平面锁止位及第二斜面解锁位；所述第二平面锁止位与所述第二斜面解锁位之间形成第二折角位。

优选地，所述内置弹性件为弹簧结构或弹性橡胶结构。

优选地，所述第一复位弹性件及第二复位弹性件为弹簧结构或弹性橡胶结构。

优选地，所述解锁复位件为磁铁。

优选地，所述解锁复位件为弹簧结构。

优选地，所述锁头具有第一上锁引导面。

优选地，所述第一上锁引导面为半球面结构。

优选地，所述活动解锁环面向所述锁头的一侧形成第二上锁引导面。

优选地，所述锁芯本体的中部设有限位引导轨，所述活动解锁环开设有与所述限位引导轨配合的限位引导槽。

一种防护装置，包括上述的多级机械密码锁，还包括固定部及与所述固定部锁合的活动部；

所述锁体转动安装于所述固定部上，所述锁芯转动及伸缩安装于所述活动部上；

所述锁体本体上设有第一位置标记和第二位置标记，所述锁芯本体上设有解锁位置标记；

所述多级机械密码锁还包括密码盘，所述密码盘上环形均匀地分布有码号，所述密码盘位于所述锁芯本体的尾部且固定于所述活动部上。

本发明的多级机械密码锁及其防护装置，在提供有效防护的同时，又满足密码简单易记、解锁操作简便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的防护装置的结构示意图；

图2为本发明的多级机械密码锁的结构示意图；

图3为图2所示的多级机械密码锁的局部剖示意图；

图4为图2所示的多级机械密码锁的锁芯的结构示意图；

图5为图4所示的锁芯沿a-a线的剖视图；

图6为图3在a处的放大图；

图7为图2所示的多级机械密码锁在上锁过程中的示意图；

图8为图2所示的多级机械密码锁在第一级解锁过程中的示意图；

图9为图2所示的多级机械密码锁在第二级解锁过程中的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本发明公开了一种防护装置20，该防护装置20包括固定部21及与固定部21配合的活动部22，固定部21与活动部22之间通过多级机械密码锁10实现锁合，从而到达了防护的目的。要说明的是，在其中一个实施方式中，该固定部21可以是门框，该活动部22可以是门板；在另一个实施方式中，该固定部21可以桌板，该活动部22可以是抽屉；在又一个实施方式中，该固定部21可以是柜体，该活动部22可以是柜门。总而言之，该多级机械密码锁10可以应用在多个不同的需要实现防护的场景中。

如图1及图2所示，本发明的多级机械密码锁10包括锁体110及与锁体配合的锁芯120，锁体110转动安装于固定部21上，锁芯120转动及伸缩安装于活动部22上。锁体110及锁芯120通过转动的方式实现密码的设置或密码的解密，具体如何操作，将在下文进行详细阐述。

具体的，如图3所示，锁体110包括：锁体本体111、内置弹性件112、第一锁钉113以及第二锁钉114。锁体110开设有锁槽115，内置弹性件112置于锁槽115的槽底，第一锁钉113和所述第二锁钉114分别通过第一复位弹性件116和第二复位弹性件117可伸缩活动地设于锁槽115的侧壁。在本实施例中，内置弹性件112、第一复位弹性件116以及第二复位弹性件117均为弹簧结构。在其他实施例中，内置弹性件112、第一复位弹性件116以及第二复位弹性件117还可以为弹性橡胶结构。

如图3所示，其中，第一锁钉113以及第二锁钉114处在锁槽115不同的轴向平面。在本实施例中，第一锁钉113的中心轴线和第二锁钉114的中心轴线之间的夹角为180度。在其他实施例中，第一锁钉113的中心轴线和第二锁钉114的中心轴线之间的夹角还可以是任意角度。

如图3、图4及图5所示，锁芯120包括：锁芯本体121、锁头122、解锁复位件123及活动解锁环125。

具体的，锁芯本体121依序形成头部121a、中部121b和尾部121c(如图4所示)，锁头122固定于锁芯本体121的头部，解锁复位件123固定于锁芯本体121的中部。活动解锁环125滑动设于锁芯本体121的中部，活动解锁环125位于锁头122和解锁复位件123之间。在本实施例中，解锁复位件123优先采用磁铁，活动解锁环125为铁环，解锁复位件123用于为活动解锁环125提供磁吸力，从而使得活动解锁环125复位。在其他实施例中，解锁复位件123还可以为弹簧结构，解锁复位件123用于为活动解锁环125提供弹性回复力，从而使得活动解锁环125复位。

如图6所示，锁头122面向解锁复位件123一侧具有第一平面锁止位1221及第一斜面解锁位1222，第一平面锁止位1221和第一斜面解锁位1222之间形成第一折角位1223。

如图6所示，活动解锁环125面向解锁复位件123的一侧具有第二平面锁止位1251及第二斜面解锁位1252，第二平面锁止位1251和第二斜面解锁位1252之间形成第二折角位1253。

第一斜面解锁位1222和第二斜面解锁位1252的相对位置与上述第一锁钉113的中心轴线和第二锁钉114的中心轴线之间的夹角大小相互关联，具体设计将在下方进行详细阐述。

下面，对上述结构的多级机械密码锁10的工作原理进行说明：

请参阅图7，上锁时，在锁芯120插入到锁槽115内的过程中，锁头122首先与第一锁钉113发生碰触，随着锁芯120的继续深入，锁头122将给第一锁钉113提供一个轴向分力，第一锁钉113受到轴向分力的作用而发生位移，从而给锁头122避让出位置；当锁头122完全越过第一锁钉113后，第一锁钉113在第一复位弹性件116的作用下复位，从而将锁头122暂时性地“卡死”在锁槽115内，这样，便实现了第一级上锁操作；

请参阅图7，锁芯120进一步深入，锁头122将与第二锁钉114发生碰触，同样的，锁头122将给第二锁钉114提供一个轴向分力，使第二锁钉114发生位移，从而避让出位置；与此同时，活动解锁环125将与第一锁钉113发生碰触，第一锁钉113再次受到轴向分力的作用而避让出位置；当锁头122完全越过第二锁钉114，活动解锁环125完全越过第一锁钉113后，第一锁钉113在第一复位弹性件116的作用下复位，第二锁钉114在第二复位弹性件117的作用下复位，第二锁钉114卡持于锁头122的第一平面锁止位1221上，而第一锁钉113则卡持于活动解锁环125的第二平面锁止位1251上，从而将锁头122和活动解锁环125暂时性地“卡死”在锁槽115内，这样，便实现了第二级上锁操作；

请参阅图8，第一级解锁时，需要使得锁芯120进一步深入到锁槽115内，同时转动锁芯120；由于锁头122具有第一斜面解锁位1222，活动解锁环125具有第二斜面解锁位1252(如图6所示)，当锁芯120转动至第一斜面解锁位1222与第二锁钉114相对应，且第二斜面解锁位1252与第一锁钉113相对应时，反方向拉动锁芯120，第二锁钉114将沿着第一斜面解锁位1222做轴向的伸缩运动，为锁头122避让出位置，第一锁钉113将沿着第二斜面解锁位1252顺畅地越过活动解锁环125；当第一锁钉113完全越过活动解锁环125之后，活动解锁环125就不再受到第一锁钉113的束缚，从而实现了第一级解锁操作；

要特别说明的是，当活动解锁环125不再受到第一锁钉113的束缚，解锁复位件123会给活动解锁环125提供一个回复力，使得活动解锁环125复位，于是，活动解锁环125与锁头122之间会再次形成一个间隔，从而为第二级解锁做好准备，该间隔的形成也使得第一锁钉113可以顺畅复位；

请参阅图9，第二级解锁时，与第一级解锁的操作相似，但是需要控制锁芯120深入锁槽115的程度，同时转动锁芯120。由于锁头122具有第一斜面解锁位1222，当锁芯120转动至第一斜面解锁位1222与第一锁钉113相对应时，反方向拉动锁芯120，第一锁钉114将沿着第一斜面解锁位1222做轴向的伸缩运动，并顺畅地越过锁头122。当第一锁钉113完全越过锁头122后，整个锁芯120便可以从锁槽115内抽出，从而实现了第二级解锁操；

下面，对上述结构的机械密码锁10的相关结构设计原理进行说明：

锁芯本体121的中部121b设有限位引导轨1212(如图6所示)，活动解锁环125开设有与限位引导轨1212配合的限位引导槽(图中未示)。如此，既不妨碍活动解锁环125在锁芯本体121的中部121b的轴向移动，又可以限制活动解锁环125的绕轴转动，使活动解锁环125可以随着锁芯本体121的转动而转动，从而实现第二平面锁止位1251与第二斜面解锁位1252位置的改变。

如图3所示，在锁槽115的槽底处安装了内置弹性件112，内置弹性件112既可以在上锁时对锁芯120起缓冲作用，又可以在解锁时为锁芯120提供向外的反作用力；内置弹性件112的设置可以产生以下益处：一方面避免锁芯120与锁体110由刚性碰撞带来的损伤；另一方面用户在解锁时可以通过感受按压锁芯120得到的反作用力大小，判断当前属于哪一级解锁；

如图5所示，锁头122具有半球面结构的第一上锁引导面1224，活动解锁环125在面向锁头122的一侧具有斜面结构的第二上锁引导面1254。通过设置第一上锁引导面1224和第二上锁引导面1254，在上锁的过程中，第一锁钉113及第二锁钉114将会更加顺畅的沿着第一上锁引导面1224和第二上锁引导面1254滑动，减少卡滞现象的发生；

如图1及图2所示，锁体本体111上设有第一位置标记1111和第二位置标记1112，锁芯本体121上设有解锁位置标记1211。另外，多级机械密码锁10还包括密码盘130，密码盘130上环形均匀地分布有码号131，密码盘130位于锁芯本体121的尾部121c且固定于活动部22上。第一位置标记1111指示第一锁钉113在锁体本体111中的位置；第二位置标记1112指示第二锁钉114在锁体本体111中的位置。设置密码时，旋转安装于固定部21的锁体本体111，使第一位置标记1111及第二位置标记1112分别指定到密码盘130上的特定码号131，即完成了密码的设置。

解密时，根据密码的设置，转动锁芯120，使得解锁位置标记1211指定到两个特定的码号131完成解锁；本质上，是通过锁芯120的转动，使得第一斜面解锁位1222及第二斜面解锁位1252与第一锁钉113或第二锁钉114相对应。解锁位置标记1211的设计意义在于，通过与密码盘130的配合，将第一斜面解锁位1222及第二斜面解锁位1252与第一锁钉113或第二锁钉114的位置关系转换为看得见的码号131。

要说明的是，由于第一锁钉113的中心轴线和第二锁钉114的中心轴线之间的夹角在锁体本体111被生产出来时就被限定，故锁芯120上第一斜面解锁位1222及第二斜面解锁位1252的位置也被限定了，而且解锁的操作也被限定了。如本实施例中，第一锁钉113的中心轴线和第二锁钉114的中心轴线之间的夹角为180度，为了与之配合锁芯120上第一斜面解锁位1222及第二斜面解锁位1252的位置也相差180度，解锁时，完成第一级解锁后必须将锁芯120转动180度才能进行第二级解锁操作；

这样设计有如下益处：一方面，极大方便了密码的记忆，在熟悉多级机械密码锁构造的情况下，用户甚至只需要记忆一个密码码号，即可简单推算出另一个密码码号；另一方面，固定的解码动作更容易加深印象和产生肌肉记忆，熟悉解锁操作的用户可以十分简便快捷地完成解锁。

还需要解释说明的是，第一平面锁止位1221和第一斜面解锁位1222之间形成第一折角位1223，第二平面锁止位1251和第二斜面解锁位1252之间形成第二折角位1253(如图6所示)；第一折角位1223及第二折角位1253的设计，使得第一锁钉113及第二锁钉114难以从第一平面锁止位1221跨越到第一斜面解锁位1222，或是从第二平面锁止位1251跨越到第二斜面解锁位1252。只有对锁芯120做出按压及旋转的动作，才能实现跨越，这在一定程度上增加了解锁的复杂性。

特别的，对锁芯120做出的按压又根据所处解锁级的不同，所需的按压程度也有差别；当处在第一级解锁时，按压锁芯120时受到内置弹性件112的反作用力较大，按压时所需的力也相应较大；当处在第二级解锁时，按压锁芯120时受到内置弹性件112的反作用力较小，按压时所需的力也要相应减小，此时如果按压的力过大，将会使第一锁钉113重新越过活动解锁环125，锁芯120重新回到第一级解锁状态。这样设计在增加了解锁的难度，为密码防护装置提供一定程度的有效防护。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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