锁具及其锁芯结构的制作方法

本发明涉及锁具技术领域，特别是涉及一种锁具及其锁芯结构。

背景技术：

随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，人们对锁具的安全性、可靠性、智能性提出了更高的要求，传统的机械锁芯已不能满足现实需求，所以电子锁芯应运而生。目前，电子锁芯所采用的执行构件多为螺线管、电极和电磁吸盘，但这些执行构件均存在弊端，如：螺线管受冲击后易回缩，电极需增加回位机构，电磁吸盘吸附行程小，解决这些弊端需增加额外机构，大大增加了电子锁芯结构的复杂度。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有的电子锁芯的结构复杂的问题，提供一种结构简单的锁芯结构，同时还提供了一种含有上述锁芯结构的锁具。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种锁芯结构，包括：

壳体；

锁胆，设置于所述壳体的内腔中，且所述锁胆的一端开设有适用于钥匙插入的钥匙孔，另一端开设有容纳腔；及

电气闭锁结构，设置于所述锁胆的容纳腔中；所述电气闭锁结构包括磁力组件、磁性弹珠和用于通电与通信的控制组件，所述控制组件安装在所述锁胆的端部，所述磁力组件位于所述控制组件与所述锁胆之间，且所述控制组件与所述磁力组件电连接，所述磁性弹珠位于所述锁胆与所述壳体之间；所述控制组件中存储有电子编码，并被配置为所述钥匙的ID与所述电子编码匹配后，所述控制组件与所述磁力组件通电；所述磁力组件通电后产生磁力，并吸附所述磁性弹珠至所述磁力组件的端面，所述锁芯结构解锁；所述控制组件与所述磁 力组件未通电，所述磁性弹珠处于自由状态，所述锁芯结闭锁。

在其中一个实施例中，所述壳体的内壁上设置有纵向凹槽和环形凹槽，所述纵向凹槽沿所述壳体的轴向贯通；所述环形凹槽绕所述壳体的轴线设置，且所述环形凹槽在所述壳体上的位置与所述磁力组件的端部相对应，所述环形凹槽与所述纵向凹槽相贯通；

所述磁性弹珠处于自由状态，所述磁性弹珠位于所述纵向凹槽中，所述锁芯结构闭锁；所述磁力组件吸附所述磁性弹珠，所述磁性弹珠位于所述环形凹槽中，所述锁芯结构解锁。

在其中一个实施例中，所述锁胆上还设置有用于限制所述磁性弹珠位移的导向槽，所述导向槽与所述壳体上的环形凹槽及纵向凹槽相对设置，部分所述磁性弹珠位于所述导向槽中，部分所述磁性弹珠位于所述纵向凹槽中；

所述锁芯结构闭锁，所述磁性弹珠在所述导向槽内运动。

在其中一个实施例中，所述导向槽的数量为至少两个，所述纵向凹槽的数量与所述磁性弹珠的数量均等于所述导向槽的数量，所述导向槽与所述纵向凹槽对应设置，且每一所述磁性弹珠安装于一个所述纵向凹槽中。

在其中一个实施例中，所述磁力组件包括软铁芯和围绕所述软铁芯设置的线圈，所述软铁芯安装在所述锁胆的端部上；

所述控制组件包括PCB板，所述PCB板上设置有第一触点和第二触点；

所述线圈的两端分别与所述第一触点和所述第二触点电连接。

在其中一个实施例中，所述控制组件还包括用于供电和通信的电极，所述电极安装在所述PCB板上；

所述锁胆上还设置有电极孔，所述电极孔连通所述钥匙孔；

所述电极安装在所述电极孔中，所述电极的端部位于所述钥匙孔中，所述电极适用于与所述钥匙电连接。

在其中一个实施例中，所述控制组件还包括绝缘套，所述绝缘套设置在所述电极与所述锁胆之间。

在其中一个实施例中，所述锁芯结构还包括机械闭锁结构，所述机械闭锁结构设置在所述锁胆上，且所述机械闭锁结构远离所述电气闭锁结构设置；

所述机械闭锁结构包括多个叶片、第一弹簧、第二弹簧及闭锁块；所述锁胆的所述钥匙孔的内壁上设置有沿径向方向贯通的多个通槽，每个所述通槽中安装一个所述叶片，所述叶片上设置用于使所述叶片复位的所述第一弹簧；

所述锁胆上还设置有沿所述锁胆的径向方向的切口，所述闭锁块安装在所述切口中，所述叶片连接所述闭锁块，所述闭锁块与所述锁胆之间设置用于使所述闭锁块复位的第二弹簧；

所述钥匙与所述叶片相匹配时，所述叶片能够带动所述闭锁块移动使所述壳体与锁胆解锁，所述锁胆能相对所述壳体转动。

在其中一个实施例中，所述锁芯结构还包括锁扭，所述锁扭设置于所述壳体的端部，所述锁扭通过连接件固定在所述锁胆上。

还涉及一种锁具，包括如上述任一技术特征所述的锁芯结构及与所述锁芯结构相匹配钥匙，所述钥匙与所述锁芯结构通过控制组件实现电连接及通信连接；

所述钥匙与所述锁芯结构的电子编码相匹配，所述控制组件向磁力组件供电，所述磁力组件吸附磁性弹珠，所述锁芯结构解锁；

所述钥匙与所述锁芯结构的电子编码不匹配，所述控制组件停止向所述磁力组件供电，所述磁力组件与所述磁性弹珠相分离，所述锁芯结构闭锁。

本发明的有益效果是：

本发明的锁具及其锁芯结构，结构设计简单合理，电气闭锁结构的控制组件能够用于供电和通信，钥匙与控制组件的电子编码相匹配，控制组件与磁力组件通电，磁力组件吸附磁性弹珠，锁芯结构解锁；钥匙与控制组件的电子编码不匹配，控制组件与磁力组件不通电，磁力组件不能吸附磁性弹珠，锁芯结构闭锁。通过电气闭锁结构能够大大提高了锁具的安全性、可靠性及智能性，同时回避了传统电子锁芯需要回位机构、防撞机构所引起的结构复杂弊端，结构简单便于操作，方便用户使用。

附图说明

图1为本发明一实施例的锁芯结构安装有钥匙的剖视图；

图2为图1所示的锁芯结构中电极与电极孔处的剖面图；

图3为图1所示的锁芯结构中壳体从一个方向看的立体图；

图4为图1所示的锁芯结构中锁胆从一个方向看的立体图；

图5为图4所示的锁芯结构中锁胆从另一方向看的立体图；

图6为图1所示的锁芯结构中磁力组件的立体图；

图7为图1所示的锁芯结构中控制组件的立体图；

图8为图1所示的锁芯结构在闭锁状态时的结构示意图；

图9为图1所示的锁芯结构在解锁状态时的结构示意图；

其中：

100-壳体；

110-纵向凹槽；

120-环形凹槽；

200-锁胆；

210-钥匙孔；

220-导向槽；

230-电极孔；

240-通槽；

250-切口；

260-容纳腔；

300-电气闭锁结构；

310-控制组件；311-PCB板；312-电极；313-电子元器件；

320-磁力组件；321-软铁芯；322-线圈；

330-磁性弹珠；

400-机械闭锁结构；

410-叶片；

420-第一弹簧；

430-第二弹簧；

440-闭锁块；

500-锁扭；

600-钥匙。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的锁具及其锁芯结构进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1至图5，本发明一实施例的锁芯结构，包括壳体100、锁胆200和电气闭锁结构300。

在本发明中，壳体100设置有内腔，锁胆200设置于壳体100的内腔中，壳体100用于保护锁胆200及锁胆200上的其他结构不易被损坏。锁芯结构在解锁后，锁胆200能够相对于壳体100转动；锁芯结构闭锁时，锁胆200相对于壳体100静止。锁胆200的一端开设有适用于钥匙600插入的钥匙孔210，另一端开设有容纳腔260。钥匙600插入到钥匙孔210中，通过电气闭锁结构300实现锁芯结构的解锁。电气闭锁结构300设置于锁胆200的容纳腔260中，具体的，电气闭锁机构设置于锁胆200远离钥匙孔210的端部上。

电气闭锁结构300包括磁力组件320、磁性弹珠330和用于通电与通信的控制组件310。控制组件310安装在锁胆200的端部，磁力组件320位于控制组件310与锁胆200之间，且控制组件310与磁力组件320电连接，磁性弹珠330位于锁胆200与壳体100之间。控制组件310中存储有电子编码，并被配置为钥匙600的ID与电子编码匹配后，控制组件310通电，并且控制组件310向磁力组件320供电，使得控制组件310与磁力组件320通电，磁力组件320通电后能够产生磁力，并吸附磁性弹珠330至磁力组件320的端面，锁芯结构解锁；控制组件310与磁力组件320未通电，锁芯结构闭锁。控制组件310能够用于通电与通信，钥匙600安装在钥匙孔210中，钥匙600的端部能够与控制组件310相接触，控制组件310中的电子编码能够与钥匙600进行通信，使得控制组件310能够识别钥匙600的ID是否与控制组件310中存储的电子编码相匹配，能够使控制组件310与磁力组件320是否处于通电状态，进而能够控制锁芯结 构处于解锁状态还是闭锁状态。

在本实施例中，电气闭锁结构300通过与钥匙600接触上电，即电气闭锁结构300的工作电源由钥匙600通过接触供电的方式提供。控制组件310的电子编码与钥匙600的ID相匹配后，钥匙600通过接触供电使控制组件310通电，进而控制组件310向磁力组件320供电，磁力组件320通电后产生磁力，使得磁力组件320吸附磁性弹珠330至磁力组件320的端面，锁芯结构解锁，此时，锁胆200能够相对于壳体100转动；控制组件310的电子编码与钥匙600的ID不匹配，控制组件310不通电，进而磁力组件320也不通电，磁力组件320不会产生磁力，使得磁力组件320不能吸附磁性弹珠330至磁力组件320的端面，锁芯结构闭锁，此时，锁胆200不能相对壳体100转动。当拔出钥匙600时，控制组件310不通电，进而磁力组件320也不通电，磁力组件320不会产生磁力，使得磁力组件320不能吸附磁性弹珠330至磁力组件320的端面，锁芯结构闭锁，此时，锁胆200也不能相对壳体100转动。

目前，电子锁芯所采用的执行构件多为螺线管、电极和电磁吸盘，但这些执行构件均存在弊端，如：螺线管受冲击后易回缩，电极需增加回位机构，电磁吸盘吸附行程小，解决这些弊端需增加额外机构，大大增加了电子锁芯结构的复杂度。本发明的锁芯结构的电气闭锁结构300的控制组件310能够用于供电和通信，钥匙600与控制组件310的电子编码相匹配，控制组件310与磁力组件320通电，磁力组件320吸附磁性弹珠330，锁芯结构解锁；钥匙600与控制组件310的电子编码不匹配，控制组件310与磁力组件320不通电，磁力组件320不能吸附磁性弹珠330，锁芯结构闭锁。通过电气闭锁结构300能够大大提高了锁具的安全性、可靠性及智能性，同时回避了传统电子锁芯需要回位机构、防撞机构所引起的结构复杂弊端，结构简单便于操作，方便用户使用。

进一步地，锁芯结构还包括锁扭500，锁扭500设置于壳体100的端部，锁扭500通过连接件固定在锁胆200上。锁扭500能够通过连接件固定在锁胆200上，使得锁胆200能够可拆卸的安装在锁胆200上，这样能够便于磁力组件320、控制组件310与磁性弹珠330等零部件的安装，同时，当磁力组件320、控制组件310与磁性弹珠330等零部件出现异常时，可以将锁扭500从锁胆200上卸 下，对出现异常的磁力组件320、控制组件310与磁性弹珠330等零部件进行更换，降低成本，便于用户使用。

参见图1至图4，作为一种可实施方式，壳体100的内壁上设置有纵向凹槽110和环形凹槽120，纵向凹槽110沿壳体100的轴线方向贯通；环形凹槽120绕壳体100的轴向设置，即环形凹槽120的截面形状为圆形，圆形的轴向与壳体100的轴线共线，环形凹槽120与纵向凹槽110相贯通，即环形凹槽120与纵向凹槽110相交；磁性弹珠330处于自由状态，磁性弹珠330位于纵向凹槽110中，锁芯结构闭锁；磁力组件320吸附磁性弹珠330，磁性弹珠330位于环形凹槽120中，锁芯结构解锁。磁性弹珠330安装在纵向凹槽110中，使得磁性弹珠330能够在纵向凹槽110中自由运动，同时，壳体100上的纵向凹槽110能够起到限位作用，使得磁性弹珠330只能在纵向凹槽110中自由运动，保证磁性弹珠330的运动轨迹确定，便于磁性弹珠330的安装与使用。磁性弹珠330处于环形凹槽120中，锁芯结构才能解锁，环形凹槽120与纵向凹槽110相交，通过环形凹槽120实现对锁芯结构的闭锁，使得锁芯结构的可靠性高。

具体的，环形凹槽120在壳体100上的位置与磁力组件320的端部相对应，使得磁力组件320吸附磁性弹珠330的磁力较大，这样磁性弹珠330不易因重力作用或者其他外力作用从磁力组件320上掉落。控制组件310在通电后，控制组件310能够使磁力组件320吸附磁性弹珠330，并且将磁性弹珠330吸附到环形凹槽120中，此时，锁芯结构解锁，锁胆200能够相对于壳体100转动。控制组件310未通电时，控制组件310不能控制磁力组件320吸附磁性弹珠330，磁性弹珠330在纵向凹槽110中自由运动，锁芯结构闭锁，锁胆200不能相对于壳体100转动。

进一步地，锁胆200上还设置有用于限制磁性弹珠330位移的导向槽220，导向槽220与壳体100上的环形凹槽120及纵向凹槽110相对设置，部分磁性弹珠330位于导向槽220中，部分磁性弹珠330位于纵向凹槽110中；锁芯结构闭锁，磁性弹珠330在导向槽220内运动。导向槽220是用来起限位作用的，使得磁性弹珠330只能在导向槽220的范围内自由运动，这样能够便于磁力组件320吸附磁性弹珠330。更进一步地，导向槽220的数量为至少两个，纵向凹 槽110的数量与磁性弹珠330的数量均等于导向槽220的数量，导向槽220与纵向凹槽110对应设置，相应的，每一个磁性弹珠330中安装与一个纵向凹槽110，使得每个磁性弹珠330都在纵向凹槽110中运动，同时，当每个磁性弹珠330均位于环形凹槽120中时，锁芯结构才能解锁，提高锁芯结构的安全性及可靠性。

磁性弹珠330在重力作用下在壳体100的内自由滚动，其各自位置无法确定，只有当所有磁性弹珠330在同一时间均正对壳体100的环形凹槽120时，锁芯结构才能解锁，此时，壳体100和锁胆200才能相对旋转，但在实际工程中这样的概率几乎为零，进而实现对锁芯结构的闭锁，以提高锁芯结构的安全性及可靠性。为了方便锁芯结构的解锁，使得磁性弹珠330能够顺利进入到环形凹槽120中，通过磁力组件320通电时产生的磁力来吸附磁性弹珠330，便于锁紧结构的使用。再进一步地，磁性弹珠330为钢珠。钢珠能够使得其在滚动时的摩擦损耗降低，提高锁芯结构的可靠性，同时，还能便于磁性组件吸附，使得锁芯结构便于使用，提高了锁芯结构的智能性。

参见图6和图7，作为一种可实施方式，磁力组件320包括软铁芯321和围绕软铁芯321设置的线圈322，软铁芯321安装在锁胆200的端部上。控制组件310包括PCB板311和电子元器件313，电子元器件313安装在PCB板311上，PCB板311上设置有第一触点和第二触点；线圈322的两端分别与第一触点和第二触点电连接。电子编码设置在PCB板311上，通过PCB板311上的电子编码与钥匙600的ID进行匹配，便于锁芯结构的解锁。

进一步地，控制组件310还包括用于供电和通信的电极312，电极312能使钥匙600与锁芯结构建立电连接和通信连接，电极312安装在PCB板311上；锁胆200上还设置有电极孔230，电极孔230连通钥匙孔210；电极312安装在电极孔230中，电极312的端部位于钥匙孔210中，电极312适用于与钥匙600电连接。电极312安装在PCB板311上，电极312与PCB板311电连接，电极312与钥匙600进行通信，将钥匙600的ID传递到PCB板311上，使钥匙600的ID与PCB板311上存储的电子编码进行识别匹配。电极312安装到电极孔230中，电极312的端部能够与钥匙孔210中的钥匙600相接触，钥匙600的ID 通过电极312与PCB板311上的电子编码相匹配，控制组件310通电，进而控制组件310向磁力组件320供电，线圈322内部产生磁力并将软铁芯321磁化，在软铁芯321的磁力作用下，磁性弹珠330被吸附到软铁芯321的端部，且正对壳体100的环形凹槽120中，从而实现对锁芯结构的解锁，此时，锁胆200能够相对于壳体100转动。再进一步地，控制组件310还包括绝缘套，绝缘套设置在电极312与锁胆200之间，通过绝缘套起到防止漏电的作用，提高锁芯结构的安全性。

作为一种可实施方式，锁芯结构还包括机械闭锁结构400，机械闭锁结构400设置在锁胆200上，且机械闭锁结构400远离电气闭锁结构300设置；机械闭锁结构400包括多个叶片410、第一弹簧420、第二弹簧430及闭锁块440；锁胆200的钥匙孔210的内壁上设置有沿径向方向贯通的多个通槽240，每个通槽240中安装一个叶片410，叶片410上设置用于使叶片410复位的第一弹簧420；锁胆200上还设置有沿锁胆200的径向方向的切口250，闭锁块440安装在切口250中，叶片410连接闭锁块440，闭锁块440与锁胆200之间设置用于使闭锁块440复位的第二弹簧430；钥匙600与叶片410相匹配时，叶片410能够带动闭锁块440在通槽240中移动使壳体100与锁胆200解锁，锁胆200能相对壳体100转动。

具体地，机械闭锁结构400包括多个叶片410、第一弹簧420、第二弹簧430和闭锁块440，第一弹簧420和第二弹簧430的初始状态均为压缩状态。在本实施例中，多个指两个及两个以上。叶片410的数量与第一弹簧420的数量相等，即每一个叶片410与一个第一弹簧420连接，通过第一弹簧420的弹性力作用使得叶片410在无外力作用时能复位。其中，锁胆200的钥匙孔210的内壁上设置有沿径向方向贯通的多个环状结构的通槽240，一个叶片410安装在一个环状通槽240中，叶片410上还设置有用于插拔钥匙600的通孔，与壳体100及锁胆200上设置的钥匙孔210相对应，钥匙600与锁胆200中的钥匙孔210相匹配时，才能实现锁芯结构的解锁。钥匙600能够带动叶片410能在通槽240中横向移动，叶片410沿锁胆200的径方向设置，且多个叶片410平行设置。叶片410上设置有用于其复位的第一弹簧420，第一弹簧420能够与叶片410联 动，第一弹簧420用于当钥匙600拔出时，带动叶片410回复至初始位置；当钥匙600插入到钥匙孔210中，且钥匙600与叶片410相匹配时，钥匙600带动叶片410压缩第一弹簧420。在本发明中，钥匙600未插入钥匙孔210中或者钥匙600与叶片410不匹配时，叶片410不能运动，此时，叶片410不能压缩第一弹簧420，第一弹簧420处于伸展状态；当钥匙600与叶片410相匹配时，钥匙600能带动叶片410在通槽240中移动，进而叶片410能够压缩第一弹簧420，第一弹簧420处于压缩状态。

锁胆200上设置有沿锁胆200的径向方向的切口250，闭锁块440安装在切口250中，且闭锁块440在锁胆200与壳体100之间。叶片410在通槽240中移动时，叶片410的通槽240能够对齐闭锁块440，叶片410解除对闭锁块440的径向限位，从而实现锁芯结构的解锁。当叶片410的通槽240未与闭锁块440对齐时，叶片410限制了闭锁块440的移动空间，此时，锁芯结构闭锁。闭锁块440连接叶片410，第二弹簧430沿锁胆200的径向设置在闭锁块440与锁胆200之间，第二弹簧430用于闭锁块440的复位，第二弹簧430与第一弹簧420互相垂直设置。本实施例中，闭锁块440呈“凸”字形，且闭锁块440与第二弹簧430相接触的端部设置有两个凸柱，以便于闭锁块440的运动。当叶片410向壳体100的方向移动时，第二弹簧430被压缩，使得叶片410的通槽240与闭锁块440的尾部对齐，闭锁块440的卡入叶片410的通槽240内，从而限制闭锁块440的移动。

在本发明中，机械闭锁结构400为一级锁定结构，电气闭锁结构300为二级锁定结构，通过机械闭锁结构400与电气闭锁结构300的共同作用使得本发明的锁芯结构的可靠性高，便于用户使用。具体的，参见图8，锁芯结构的工作原理：

当钥匙600不插入锁芯结构的钥匙孔210中时，第一弹簧420复位，使得叶片410的通槽240未与闭锁块440平齐时，叶片410限制了闭锁块440的移动空间，此时，叶片410可实现对锁芯结构的一级闭锁。磁性弹珠330在重力作用下在壳体100的内自由滚动，其各自位置无法确定，只有当所有磁性弹珠330在同一时间均正对壳体100的环形凹槽120时，锁芯结构才能解锁，此时， 壳体100和锁胆200才能相对旋转，但在实际工程中这样的概率几乎为零，进而实现对锁芯结构的二级闭锁。

参见图9，当钥匙600插入锁芯结构的钥匙孔210中时，钥匙600首先与叶片410进行匹配，叶片410能在凹槽中移动，第一弹簧420处于压缩状态，使得叶片410的凹槽能够与闭锁块440对齐，叶片410接触对闭锁块440的径向限位，从而实现对锁芯结构的一级解锁。同时，锁芯结构通过电极312与钥匙600进行通电与通信交换，钥匙600的ID与PCB板311中存储的电子编码进行匹配，当钥匙600的ID与PCB板311中的电子编码匹配成功后，控制组件310控制PCB板311向磁力组件320的线圈322供电，线圈322的内部产生磁力并将软铁芯321磁化，在软铁芯321的磁力作用下，磁性弹珠330被吸附到软铁芯321的端部，且正对壳体100的环形凹槽120中，从而实现对锁芯结构的二级解锁，此时，锁胆200能够相对于壳体100转动。

本发明还提供了一种锁具，包括如上述实施例中的锁芯结构及与锁芯结构相匹配钥匙600，钥匙600与锁芯结构通过控制组件310实现电连接及通信连接。钥匙600与锁芯结构的电子编码相匹配，控制组件310向磁力组件320供电，磁力组件320吸附磁性弹珠330，锁芯结构解锁；钥匙600与锁芯结构的电子编码不匹配，控制组件310停止向磁力组件320供电，磁力组件320与磁性弹珠330相分离，锁芯结构闭锁。通过机械闭锁结构400实现锁芯结构的一级锁定，电气闭锁结构300实现锁芯结构的二级锁定，大大提高了锁具的安全性、可靠性及智能性，同时回避了传统电子锁芯需要回位机构、防撞机构所引起的结构复杂弊端，结构简单便于操作，方便用户使用。

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本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。