齿轮串匙机械防盗锁的制作方法

本发明涉及机械防盗锁领域，具体涉及一种齿轮串匙机械防盗锁。

背景技术：

目前，现有技术中常见的机械防盗锁，主要包括弹子锁、叶片锁及二者的混合型防盗锁。其中，弹子锁根据结构不同，其钥匙的外形分为普通单侧牙花（俗称一字锁）、双侧牙花、十字形牙花、单排或双排圆坑等；叶片锁对应的钥匙上设有一条或两条蛇形弯沟槽；混合型防盗锁的钥匙上既有蛇形弯沟槽，又有排坑。

机械防盗锁的主要性能体现在下列五个方面：1.防技术开启性能；2.抵抗破坏性能，包括防钻功能、防强开工具破坏功能；3.实际使用密钥量；4.稳定性；5.操作便捷性。只有同时兼具上述五方面性能的防盗锁，才是真正意义上的防盗锁，才能真正满足用户要求，让使用者高枕无忧、放心使用，否则就会存在安全隐患。事实上，现有市场上的机械防盗锁还没有一种能够同时兼具上述五方面性能的。

“机械防盗锁ga/t73-2015国家标准”中级别最高的为“c级”锁，在密钥量方面，弹子锁不小于3万（理论值），叶片锁不小于1万。互开率，均不超万分之一；防技术开启时间，“c级”锁不少于10分钟；防破坏时间，“c级”锁不少于30分钟。“b级”锁各项指标均低于上述标准，“a”级锁则更低。目前已经熟知的针对“a级”锁的技术开启方式包括单钩开锁、锡纸开锁、撞匙开锁、万能钥匙开锁等，有的甚至达到秒开，同时在抵抗破坏方面更显脆弱，所以国家要求限制使用。以前的“国家标准ga/t73-94”中只有“a级”、“b级”防盗锁，没有“c级”，所以市场上的超b级防盗锁，是在新国家标准发布前企业自行认定的，其防技术开启性能较好，但大部分都回避了“抵抗破坏性能”或“密钥量”不足等问题。例如，叶片锁的密钥量偏低，只好增设弹子，即形成混合型防盗锁，结果是密钥量增加了，防技术开启性能增强了，但稳定性下降，同时抵抗破坏性能降低，因为锁芯空间有限，相关零部件的尺寸更小了。

为克服上述机械防盗锁存在的弊端和隐患，“一种锁芯固定式十字机械防盗锁”（zl201410020215.x）开辟了新的锁定原理，很好地解决了上述问题，其主要特点是：技术无法开启锁具；锁芯固定不动、位于门扇内的锁体中，并有防撬板和防钻片保护，具有普通防盗锁不具备的防强开工具破坏功能和防钻功能；钥匙不旋转、只插拔，采用下压执手开锁，执手有过载保护能空转；没有微小零部件，锁具性能稳定可靠；弹子多数为钢珠，操作快捷、省力。

伴随技术开发，后期以“锁芯固定式十字机械防盗锁”为核心技术的多项专利产品，包括“与指纹锁配套的锁芯固定式十字机械防盗锁”（zl201610990489.0）、“一种指纹锁的凸轮机构”（zl201611045195.7）、“双插式防盗门及外挂式锁闭装置”(zl201610129609.8)、“一种防盗锁的转动环强制复位装置”(zl201710390280.5)、“指纹锁的凸轮机构及转动环强制复位装置”（zl201710435512.4）、“止动式执手自动复位及空转装置”（zl201710393215.8）、“指纹锁的单离合器凸轮机构”(zl201810363492.9)、“防盗锁凸轮机构的下压式装配工具”（申请号201910159029.7）、“用于保险柜的锁芯固定式机械防盗锁”（申请号201910349515.5）、“保险柜用锁芯固定式电机驱动离合智能防盗锁”（申请号201910349180.7）等，作为配套设计使“锁芯固定式十字机械防盗锁”的技术拓展不断扩大，但仍存在一定问题，主要是其作为核心部件的锁芯机构中，锁芯外围设有2个转动环，三者均开有一一对应的24个弹子孔，加工精度要求较高，制造成本也较高，适合作为防盗性能要求很严格的场合使用。

技术实现要素：

为克服现有技术的机械防盗锁存在的弊端，本发明申请提供一种齿轮串匙机械防盗锁，主要是采用一种全新的控制机构替代前述专利的锁芯机构，其钥匙孔与执手转轴中心在同一垂线上，钥匙由若干个相同参数的小齿轮串连而成，但某个小齿轮或为完整齿轮或为不完全齿轮或齿数为零，并且不同齿数的小齿轮的排列顺序也随机设置，从而形成不同的钥匙，各小齿轮分别与中间齿轮啮合，各中间齿轮再分别与齿条啮合，钥匙旋转一周，各齿条运行齿距的不同倍数的距离，下压执手开锁过程中，凸轮先推动锁止板的卡条插入齿条的锯齿中，使各齿条不能再移动，之后凸轮再推动开锁插板运行，若钥匙正确，各个齿条的矩形开口能够横向呈直线排列，开锁插板的插条能够插入其中，凸轮能够继续转动而开启锁具；若钥匙不正确，凸轮仍然能够先推动锁止板的卡条插入齿条的锯齿中，各齿条不能再移动，但各齿条的矩形开口不能直线排列，插条不能插入其中，凸轮不能继续转动，锁具不能开启。若强力扭转执手，执手空转。作为锁具控制机构的核心部件，中间齿轮、齿条等均采用冲压方式加工制作，能大幅度降低生产成本，并且装配简单易行，同时还能保证锁具兼具防技术开启、防破坏开启、密钥量大、稳定耐用等性能特点。

本发明采用如下技术方案：

一种齿轮串匙机械防盗锁，其锁体包括外侧板、隔板、内侧板和围板，外侧板与隔板之间的矩形腔体为外腔体，隔板与内侧板之间的矩形腔体为内腔体，外侧板的位于锁体外部的侧面即为锁体外侧面，内侧板的位于锁体外部的侧面即为锁体内侧面，外腔体内装配开锁控制机构，该开锁控制机构包含凸轮机构，所述凸轮机构由凸轮、转盘、碰珠、碰珠弹簧、内连接轴及外连接轴装配而成，其中，凸轮上沿圆周方向设有两个相邻的圆弧形沟槽，两圆弧形沟槽的各自一个端面分别为第一凸缘和第二凸缘，并且二者错开一定角度，门扇外面板的内侧面上设有加强板，锁体固定安装于门扇内，并且锁体外侧面与加强板接触，外连接轴的外侧端的方形体位于锁体外侧面之外，并且穿过加强板、门扇外面板后与执手转轴活动装配、同步转动，外连接轴的里侧端的方形体与转盘装配、同步转动，转盘通过碰珠、碰珠弹簧与凸轮的内圆面装配，当凸轮所受阻力不超限值时，转盘能带动凸轮同步转动，当凸轮不能转动时，转盘克服碰珠弹簧推力能够空转，凸轮里侧的方孔与内连接轴的外侧端的方轴装配、同步转动，内连接轴的里侧端设有扁轴和圆轴，其中所述圆轴位于端头，并且该扁轴和圆轴穿过隔板后位于内腔体中，内腔体及锁体内侧面上装配开锁执行机构，内腔体中装配的开锁执行机构包括室外驱动盘、摆杆、室内驱动盘、主锁栓拉板、后推销、前推销、直角转板、锁舌驱动轴、锁舌主驱动盘以及室内驱动轴的外侧部分，锁体内侧面上装配的开锁执行机构包括主锁栓、室内驱动片、锁舌副驱动盘、锁舌连接板、锁舌以及室内驱动轴的里侧部分，其中，内连接轴的扁轴与室外驱动盘装配、同步转动，内连接轴的端头的圆轴与摆杆活动装配，室外驱动盘上的开锁推柄、上锁推柄分别位于摆杆的两侧，用于推动摆杆正反两方向摆动，室内驱动轴的外侧端头的扁轴与室内驱动盘装配、同步转动，室内驱动盘上也设有开锁推柄和上锁推柄，并分别位于摆杆的两侧，用于推动摆杆正反两方向摆动，室内驱动轴向里穿过内侧板后与室内驱动片装配、同步转动，室内驱动轴的里侧端头与室内执手或旋钮活动装配、同步转动，锁舌驱动轴的外侧端与锁舌主驱动盘装配、同步转动，锁舌驱动轴的里侧端穿过内侧板后与锁舌副驱动盘装配、同步转动，当下压执手即执手正向转动时，执手带动外连接轴转动，外连接轴带动转盘转动，转盘带动凸轮转动，凸轮带动内连接轴转动，进而带动室外驱动盘转动，室外驱动盘上的开锁推柄推动摆杆正向摆动，摆杆的端头推动主锁栓拉板向右移动，主锁栓拉板上的后推销拉动主锁栓向右移动，主锁栓拉板上的前推销推动两个直角转板转动，两直角转板再分别带动天地杆垂直移动，室外驱动盘转动的后期，室外驱动盘上的突出端推动锁舌主驱动盘转动，进而带动锁舌驱动轴转动，锁舌副驱动盘跟随转动，锁舌副驱动盘再拉动锁舌连接板及锁舌向右移动，进而完成室外开锁，当室内执手或旋钮正向转动时，带动室内驱动轴正向转动，进而带动室内驱动盘正向转动，室内驱动盘上的开锁推柄推动摆杆正向摆动，摆杆再推动主锁栓拉板向右移动，进而完成主锁栓及天地杆的开锁移动，室内驱动轴正向转动的后期，通过室内驱动片推动锁舌副驱动盘转动，进而拉动锁舌向右移动而开启锁具，当室外上锁时，执手带动凸轮机构反向转动，进而使室外驱动盘上的上锁推柄推动摆杆反向摆动，摆杆再推动主锁栓拉板向左移动而完成上锁，当室内上锁时，室内执手或旋钮通过室内驱动轴带动室内驱动盘反向转动，室内驱动盘上的上锁推柄推动摆杆反向摆动而完成上锁，其特征是：锁体的外腔体内装配的开锁控制机构还包含钥匙驱动机构和卡阻机构，钥匙驱动机构包含1个圆管，圆管的通孔即为钥匙孔，用于钥匙插入其中，该钥匙孔位于凸轮机构的中心的正下方，圆管的外侧端为台阶轴形状，该台阶轴与锁体的外侧板的通孔装配并伸出至锁体外侧面之外，再穿过加强板、门扇外面板后，台阶轴的外端面与门扇外面板的外表面平齐，圆管的里侧端与隔板固定装配，圆管的位于外腔体内的上部设有1个矩形长孔，圆管的正上方设有齿轮轴，齿轮轴上活动装配若干个相同的中间齿轮，各中间齿轮等间距，并且各中间齿轮的下部均嵌入到圆管的矩形长孔中，在齿轮轴上、各中间齿轮之间活动装配1个薄垫圈，外侧板与最外侧的中间齿轮之间以及隔板与最里侧的中间齿轮之间各活动装配1个厚垫圈，各中间齿轮的上方分别设有1个与中间齿轮厚度相同的齿条，所有齿条按照结构形状共分为齿条a、齿条b两种类型，各齿条从外向里的装配顺序为：先装配1个齿条b，再装配1个齿条a，然后再装配1个齿条b，以此类推，即齿条a、齿条b相互间隔开，各齿条的中部下侧均设有直齿条形状的若干个齿，并与对应中间齿轮啮合，各齿条的中部上侧设有若干个锯齿，锯齿的形状为等腰三角形，锯齿的间距与下部的齿距相同，每个齿条的左侧上部的随机位置设有1个相同尺寸的矩形开口，外腔体的左、右两侧分别装配1个滑轴a和1个滑轴b，各齿条的左、右两侧均分别设有1个长圆孔，并分别与滑轴a和滑轴b活动装配，即齿条a、齿条b均能水平往复移动一定距离，在滑轴a、滑轴b上，各齿条之间活动装配1个薄垫圈，外侧板与最外侧的齿条之间以及隔板与最里侧的齿条之间各活动装配1个厚垫圈，外腔体下部的左、右两侧还分别设有1个弹簧连接柱，齿条a的左侧下部设有向下突出的挂耳，齿条b的右侧下部也设有向下突出的挂耳，各挂耳上设有通孔，并分别与齿条拉簧的左端连接，各齿条拉簧的右端分别与对应的弹簧连接柱连接，钥匙由若干个相同参数的小齿轮串连而成，各小齿轮的轮齿沿轴向一一对齐，各小齿轮的间距与中间齿轮、齿条的间距均相同，但某个小齿轮或为完整齿轮或为不完全齿轮或者齿数为零，并且小齿轮的排列顺序也随机设置，并与对应齿条的矩形开口的位置相对应，从而形成不同的钥匙，同时，每个不完全齿轮无论齿数多少，有齿部分或无齿部分都是连续的，并且以钥匙轴向的正上方某个位置为起点，按照顺时针方向均为从有齿到无齿，当顺时针旋转正确钥匙一周后，各齿条运行的距离等于对应钥匙上的小齿轮的齿数与齿距的乘积，此时各齿条上的各个矩形开口横向呈直线排列，卡阻机构位于各齿条与凸轮之间，其中包括1个锁止板和1个开锁插板，外腔体的右侧还设有1个转轴，锁止板和开锁插板的右端同时与该转轴活动装配，开锁插板的长度大于锁止板，开锁插板位于锁止板之上，锁止板的左端垂直向下设有卡条，该卡条的下部形状为倒等腰三角形，锁止板的左端上部设有1个呈三角形或圆弧形的锁止板凸起，开锁插板的左端垂直向下设有矩形的插条，开锁插板的左侧上部也设有1个呈三角形或圆弧形的插板凸起，该插板凸起里侧的开锁插板上设有1个长圆孔形状的避让孔，锁止板凸起向上穿过该避让孔后与插板凸起高度齐平，并均位于凸轮正下方的圆弧形沟槽中，锁止板凸起对准第一凸缘，插板凸起对准第二凸缘，开锁插板的左端还设有弹簧连接孔，并与插板拉簧的下端活动连接，插板拉簧的上端与锁体连接，开锁插板的右侧还设有1个通孔，该通孔下方的锁止板的对应位置上也设有弹簧连接孔，锁止板拉簧的下端穿过开锁插板的通孔后再与锁止板的弹簧连接孔活动连接，锁止板拉簧的上端与锁体连接，静态下，在从外向里的垂直于锁体方向上，各齿条上的直齿条部分的各个齿、中间齿轮的各个轮齿均分别一一对齐、呈直线排列，并且中间齿轮正下方的一排轮齿的齿顶中心与钥匙孔中心在同一垂线上，并对准钥匙轴向正上方的一排齿根，各齿条上的各个锯齿也均一一对齐、呈直线排列，并且其中一排锯齿的齿根与锁止板的卡条在同一垂线上，当插入正确钥匙开锁时，顺时针旋转钥匙一周，各齿条分别从右向左移动对应距离，之后下压执手，凸轮顺时针转动，凸轮的第一凸缘先与锁止板凸起接触并推动锁止板逆时针摆动，并使锁止板的卡条插入各齿条的锯齿中，各齿条不能再水平移动，之后凸轮的第二凸缘才开始与插板凸起接触并推动开锁插板逆时针摆动，并使开锁插板的插条插入到已呈直线排列的各齿条的矩形开口中，凸轮能继续转动并带动室外驱动盘等开锁执行机构运行而完成开锁，之后执手、凸轮机构复位，开锁插板、锁止板分别在插板拉簧和锁止板拉簧的拉动下先后复位，各齿条在齿条拉簧的作用下向右复位运行，钥匙跟随反向旋转一周，之后抽出钥匙，若钥匙不正确，凸轮仍然能先推动锁止板的卡条插入各齿条的锯齿中，各齿条不能再移动，但各齿条的矩形开口不能呈直线排列，插条不能插入其中，即凸轮不能继续转动，锁具不能开启，上锁时不用钥匙，反向旋转执手，凸轮机构反向旋转并带动开锁执行机构反向运行而上锁，此过程中的锁止板凸起、插板凸起只与凸轮的圆弧形沟槽的底部滑动接触，不影响凸轮旋转。

如上所述，所谓齿轮串匙机械防盗锁，即所述机械防盗锁的钥匙由若干个小齿轮串连而成。各小齿轮的齿数尽管不同，但参数必须完全相同，即模数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿距、压力角等均相同。

本方案设置中间齿轮的目的，是因为按齿轮正常标准制作的不完全齿轮直接与齿条啮合时，容易产生齿顶干涉或出现卡死现象，而与中间齿轮啮合就能避免，并确保对应齿条运行距离准确，同时也是提高密钥量的需要。原因是：只有当不完全齿轮的无齿部分的弧长超过一定数值，并且在啮合瞬间，齿条上的距离不完全齿轮最近的齿顶中心，相对于不完全齿轮的中心要错开一定距离，才能避免齿顶干涉，但会带来新的问题。例如，若完全齿轮为6个轮齿，钥匙旋转一周，5个轮齿的不完全齿轮推动齿条运行距离大于齿距的5倍，因为没能空转1个轮齿的角度。4齿及4齿以下的情况均一样。同时，因钥匙的直径不能太粗，即钥匙上的小齿轮的齿数是有限的，为了不产生齿顶干涉而减少不完全齿轮的最大齿数，就会大幅度降低密钥量。当然，中间齿轮的分度圆直径也不能过大，越大越接近齿条，就越容易产生齿顶干涉。

在确定齿轮参数方面，因本方案中的齿轮传动特点是低速、轻载，理论上虽然可以减小模数、增加齿数，但考虑到加工误差的影响以及为了钥匙插拔容易而预留一定的配合间隙，若轮齿太小，容易造成传动失真、失效。同时，因齿条运行的距离是齿距的整数倍，而开锁插板的插条需要一定的厚度和强度，齿条的矩形开口的宽度还不能小于插条的厚度，必然需要足够的齿距，所以，钥匙的小齿轮的齿数应该较少，而模数较大、齿距较大。

静态下，钥匙轴向的正上方为各小齿轮的其中一排齿根，并对准中间齿轮的正下方的一排轮齿的齿顶中心，其目的是：从静态开始顺时针旋转钥匙时，静态下位于钥匙轴向正上方右侧的第一个轮齿也就是不完全齿轮的最后一个参与啮合的轮齿，会从中间齿轮的齿槽中脱离开，而对应的中间齿轮以及齿条保持静止不动，这对于齿数最多的不完全齿轮来说很重要，因第一个参与啮合的轮齿距离中间齿轮最近，此时若中间齿轮跟随转动就会产生齿顶干涉现象。

齿条a、齿条b的主要区别是齿条下方用于连接齿条拉簧的挂耳位置不同，目的是将齿条拉簧分成左右两组布局，使齿条拉簧的直径接近齿条间距的2倍，有利于确保齿条拉簧有足够大的直径并缩小锁体的总厚度和缩短钥匙的总长度，整体结构紧凑，相关零部件运行稳定可靠。

本方案中，各齿条的矩形开口横向呈直线排列时，开锁插板的插条才能插入其中。实际上，各齿条的实际运行距离总会有一定的偏差，但锁止板的卡条和齿条上的锯齿具有矫正功能，即卡条在插入锯齿过程中，会使不整齐的各锯齿一一对齐。

由于下压执手开锁时，凸轮的第一凸缘先与锁止板凸起接触，并使锁止板的卡条插入各齿条的锯齿中，各齿条不能再水平移动，之后凸轮的第二凸缘才开始与插板凸起接触并推动开锁插板摆动，所以无法通过拨动中间齿轮并凭感觉查找到齿条的矩形开口的位置而开锁，即无法技术开启锁具。若强力旋转执手，执手空转。

钥匙孔中没有微小零部件，即便使用电钻破坏也不能开启锁具。锁体内也没有微小零部件，整体稳定耐用。

若钥匙的小齿轮、中间齿轮、齿条的数量均选择7个，完整小齿轮的齿数选择6个，模数选择1.5，则小齿轮分度圆直径为9毫米，齿距为圆周率乘以模数1.5，即4.71毫米，中间齿轮、直齿条、锯齿的齿距也是4.71毫米。因某一个小齿轮的齿数可能为0、1、2、3、4、5、6之中的一个，故密钥量为7的7次方，即82.3万，大幅度超过国家标准“c级”锁。同时，钥匙的级差等于一个齿距4.71毫米，大幅度超过普通弹子、牙花的级差0.5毫米，即便考虑到加工误差、配合间隙，实际使用密钥量仍然等于理论值。

进一步，开锁控制机构的各部件位置还能重新布局，即将开锁控制机构向前或向后翻转180度角，其原理不变、锁具性能不变：使圆管位于最上方，钥匙孔中心仍与凸轮机构中心在同一垂线上，矩形长孔位于圆管的下部，齿轮轴及中间齿轮位于圆管的正下方，齿条位于中间齿轮的下方，锁止板、开锁插板位于齿条与凸轮之间，其中开锁插板位于锁止板之下、凸轮之上，开锁时，仍顺时针旋转钥匙一周，各齿条分别从左向右移动对应距离，之后下压执手，凸轮机构正向转动，凸轮的第一凸缘先推动锁止板的卡条向上插入各齿条的锯齿中，第二凸缘再推动开锁插板的插条向上插入各齿条的矩形开口中，凸轮继续转动而开锁。此方案中，因凸轮机构位于最下方，开锁执行机构相对锁体也跟随下移，为减小锁体总尺寸，将锁舌驱动轴及锁舌主驱动盘、锁舌副驱动盘，从室外驱动盘的下侧移至其右侧。

以上方案，无论钥匙孔置于执手转轴的正上方还是正下方，均为常见布局方式，便于与垂直设置的锁具外面板配套应用，也符合大众的审美风格和使用习惯。

以上方案描述的是右手门所使用的锁具结构，所谓右手门即人在室外开锁时，门轴在人体的右则。左手门所使用的锁具结构均需对应调整，因为开锁时，钥匙、执手转轴均逆时针旋转。

本发明的有益效果是：本发明的齿轮串匙机械防盗锁，用一种全新的开锁控制机构替代前述专利的锁芯机构，结构大幅度简化，作为锁具控制机构的核心部件，中间齿轮、齿条等均能采用冲压方式加工制作，成本显著降低，并且组装过程也得以大幅度简化，同时还能保证锁具兼具防技术开启、防破坏开启、密钥量大、稳定耐用等性能特点。

下面结合图1至图45对本发明进一步说明。

附图说明

图1：开锁控制机构示意图；

图2：图1的a-a局部视图；

图3：钥匙主视图；

图4：图3的b-b剖视图；

图5：圆管主视图；

图6：图5的俯视图；

图7：图6的c-c剖视图；

图8：中间齿轮示意图；

图9：中间齿轮与齿轮轴、薄垫圈、厚垫圈装配示意图；

图10：齿条b主视图；

图11：图10的俯视图；

图12：齿条a示意图；

图13：齿条a、齿条b、滑轴a、滑轴b、薄垫圈、厚垫圈、齿条拉簧、锁体装配示意图；

图14：锁止板主视图；

图15：图14的俯视图；

图16：图14的右视图；

图17：开锁插板主视图；

图18：图17的俯视图；

图19：图17的右视图；

图20：凸轮、转盘、外连接轴、内连接轴、碰珠、碰珠弹簧与锁体装配示意图；

图21：凸轮主视图；

图22：图21的俯视图；

图23：图22的俯视图；

图24：转盘主视图；

图25：图24的俯视图；

图26：外连接轴示意图；

图27：内连接轴主视图；

图28：图27的俯视图；

图29：转盘与外连接轴装配示意图；

图30：凸轮、转盘、碰珠、碰珠弹簧及外连接轴装配示意图；

图31：开锁执行机构示意图；

图32：室外驱动盘主视图；

图33：图32的右视图；

图34：室内驱动盘主视图；

图35：图34的右视图；

图36：锁舌驱动轴示意图；

图37：锁舌主驱动盘示意图；

图38：锁舌副驱动盘示意图；

图39：锁具整体结构示意图；

图40：钥匙孔在执手转轴正上方时的开锁控制机构示意图；

图41：钥匙孔在执手转轴正上方时的开锁执行机构相对锁体位置示意图；

图42：静态下5个轮齿的不完全齿轮与中间齿轮啮合示意图；

图43：静态下5个轮齿的不完全齿轮与齿条啮合示意图之一；

图44：静态下5个轮齿的不完全齿轮与齿条啮合示意图之二；

图45：静态下5个轮齿的不完全齿轮与齿条啮合示意图之三。

各图中：1:锁体，2:外侧板，3:隔板，4:内侧板，5:围板，6:外腔体，7:内腔体，8:锁体外侧面，9:锁体内侧面，10:执手转轴，11:门扇外面板，12:加强板，13:凸轮，14:圆弧形沟槽，15:第一凸缘，16:第二凸缘，17:转盘，18:碰珠，19:碰珠弹簧，20:外连接轴，21:内连接轴，22:室外驱动盘，23:开锁推柄，24:上锁推柄，25:突出端，26:摆杆，27:室内驱动盘，28:主锁栓拉板，29:后推销，30:主锁栓，31:前推销，32:直角转板，33:锁舌驱动轴，34:锁舌主驱动盘，35:锁舌副驱动盘，36:锁舌连接板，37:锁舌，38:室内驱动轴，39:室内驱动片，40:圆管，41:钥匙孔，42:台阶轴，43:矩形长孔，44:齿轮轴，45:中间齿轮，46:薄垫圈，47:厚垫圈，48:齿条a，49:齿条b，50:挂耳，51:锯齿，52:矩形开口，53:齿条拉簧，54:滑轴a，55:滑轴b，56:弹簧连接柱，57:锁止板，58:卡条，59:锁止板凸起，60:弹簧连接孔，61:转轴，62:锁止板拉簧，63:开锁插板，64:插条，65:插板凸起，66:避让孔，67:插板拉簧，68:锁具外面板，69:执手正反两方向自动复位及空转装置，70:钥匙。

具体实施方式

实施方式1：

如图1、31、39所示，一种齿轮串匙机械防盗锁的锁体1包括外侧板2、隔板3、内侧板4和围板5，外侧板2与隔板3之间的矩形腔体为外腔体6，隔板3与内侧板4之间的矩形腔体为内腔体7，外侧板2的位于锁体1外部的侧面即为锁体外侧面8，内侧板4的位于锁体1外部的侧面即为锁体内侧面9，门扇外面板11的里侧设有加强板12，锁体1固定安装于加强板12上，并且锁体外侧面8与加强板12接触。门扇外面板11的外侧设有锁具外面板68，并装配执手转轴10和执手正反两方向自动复位及空转装置69。

外腔体6内装配开锁控制机构，该开锁控制机构包含钥匙驱动机构、卡阻机构和凸轮机构，其中钥匙驱动机构包括钥匙70、圆管40、齿轮轴44、中间齿轮45、薄垫圈46、厚垫圈47、齿条a48、齿条b49、齿条拉簧53、滑轴a54、滑轴b55和弹簧连接柱56；卡阻机构包括锁止板57、锁止板拉簧62、开锁插板63、插板拉簧67和转轴61；凸轮机构包括凸轮13、转盘17、碰珠18、碰珠弹簧19、外连接轴20和内连接轴21。

内腔体7及锁体内侧面9上装配开锁执行机构。其中，内腔体7中装配的开锁执行机构包括室外驱动盘22、摆杆26、室内驱动盘27、主锁栓拉板28、后推销29、前推销31、直角转板32、锁舌驱动轴33、锁舌主驱动盘34以及室内驱动轴38的外侧部分；锁体内侧面9上装配的开锁执行机构包括主锁栓30、室内驱动片39、锁舌副驱动盘35、锁舌连接板36、锁舌37以及室内驱动轴38的里侧部分。

如图1所示，圆管40的通孔即为钥匙孔41，用于钥匙70插入其中。钥匙孔41位于凸轮机构的中心的正下方。

如图5、6、7所示，圆管40的外侧端为台阶轴形状，圆管40的位于外腔体6内的上部设有1个矩形长孔43。如图2所示，圆管40的台阶轴42与外侧板2的通孔装配并伸出至锁体外侧面8之外，再穿过加强板12、门扇外面板11后，台阶轴42的外端面与门扇外面板11的外表面平齐，圆管40的里侧端与隔板3固定装配。

如图1、2、8所示，圆管40的正上方设有齿轮轴44，齿轮轴44上活动装配7个相同的中间齿轮45，各中间齿轮45的间距相同，并且各中间齿轮45的下部均嵌入到圆管40的矩形长孔43中。如图9所示，在齿轮轴44上、各中间齿轮45之间活动装配1个相同的薄垫圈46，外侧板2与最外侧的中间齿轮45之间以及隔板3与最里侧的中间齿轮45之间各活动装配1个厚垫圈47。

如图1、13所示，各中间齿轮45的上方分别设有1个与中间齿轮45厚度相同的齿条。如图2、13所示，所有齿条按照结构形状共分为齿条a48、齿条b49两种类型，齿条a48为3个，齿条b49为4个，各齿条从外向里的装配顺序为：先装配1个齿条b49，再装配1个齿条a48，然后再装配1个齿条b49，以此类推。

如图10、11、12所示，各齿条的中部下侧均设有直齿条形状的若干个齿，并与对应中间齿轮45啮合。各齿条的中部上侧设有若干个锯齿51，锯齿51的形状为等腰三角形，锯齿51的间距与下部的直齿条的齿距相同。每个齿条的左侧上部的随机位置设有1个相同尺寸的矩形开口52。齿条a48的左侧下部、齿条b49的右侧下部均设有向下突出的挂耳50，各挂耳50上设有通孔。

如图1所示，外腔体6的左侧、右侧分别装配1个滑轴a54和1个滑轴b55，各齿条的左侧、右侧均分别设有1个长圆孔，并分别与滑轴a54和滑轴b55活动装配，即齿条a48、齿条b49均能水平往复移动一定距离。如图13所示，在滑轴a54、滑轴b55上，各齿条之间活动装配1个薄垫圈46，外侧板2与最外侧的齿条b49之间以及隔板3与最里侧的齿条b49之间各活动装配1个厚垫圈47。外腔体6下部的左、右两侧还分别设有1个弹簧连接柱56，各挂耳50上的通孔并分别与齿条拉簧53的左端连接，各齿条拉簧53的右端分别与对应的弹簧连接柱56连接。

如图3、4所示，钥匙70由7个小齿轮串连而成，各小齿轮的模数、分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿距、压力角等均相同。各小齿轮的轮齿沿轴向一一对齐，各小齿轮的间距与中间齿轮45以及齿条的间距均相同，但某个小齿轮或为完整齿轮或为不完全齿轮或者齿数为零，并且小齿轮的排列顺序也随机设置，并与对应齿条的矩形开口52的位置相对应，从而形成不同的钥匙。同时，每个不完全齿轮无论齿数多少，有齿部分或无齿部分都是连续的，并且以钥匙轴向的正上方某个位置为起点，按照顺时针方向均为从有齿到无齿，当顺时针旋转正确钥匙一周后，各齿条运行的距离等于对应的钥匙70上的小齿轮的齿数与齿距的乘积，此时各齿条上的各个矩形开口52横向呈直线排列。

如图1所示，卡阻机构中的锁止板57和开锁插板63位于各齿条与凸轮13之间，转轴61设于外腔体6的右侧，锁止板57和开锁插板63的右端同时与转轴61活动装配。如图14、15、16所示，锁止板57的左端垂直向下设有卡条58，卡条58的下部形状为倒等腰三角形，锁止板57的左端上部设有1个呈三角形或圆弧形的锁止板凸起59。如图17、18、19所示，开锁插板63的左端垂直向下设有矩形的插条64，开锁插板63的左侧上部也设有1个呈三角形或圆弧形的插板凸起65，插板凸起65里侧的开锁插板63上设有1个长圆孔形状的避让孔66，锁止板凸起59向上穿过避让孔66后与插板凸起65高度齐平，并均位于凸轮机构的正下方。开锁插板63的左端还设有弹簧连接孔60。如图1所示，开锁插板63的弹簧连接孔60与插板拉簧67的下端活动连接，插板拉簧67的上端与锁体1连接，其连接方式采用增设1个弹簧连接柱或在围板5上冲压1个弹簧挂钩而实现。开锁插板63的右侧还设有1个通孔，该通孔下方的锁止板57的对应位置上也设有弹簧连接孔60，锁止板拉簧62的下端穿过该开锁插板63的通孔后再与锁止板57的弹簧连接孔60活动连接，锁止板拉簧62的上端与锁体1连接，其连接方式采用增设1个弹簧连接柱或在围板5上冲压1个弹簧挂钩而实现。

如图1所示，静态下，在从外向里的垂直于锁体1方向上，各齿条的直齿条部分的各个齿以及中间齿轮45的各个轮齿均在横向上分别一一对齐、呈直线排列，并且中间齿轮45的正下方的一排轮齿的齿顶中心与钥匙孔41中心在同一垂线上，钥匙70轴向的正上方为各小齿轮的其中一排齿根。各齿条中部上侧的各个锯齿51也均在横向上一一对齐、呈直线排列，并且其中的一排锯齿51的齿根与锁止板57的卡条58在同一垂线上。

如图21、22、23所示，凸轮13上沿圆周方向设有两个相邻的圆弧形沟槽14，两圆弧形沟槽14的各自一个端面分别为第一凸缘15和第二凸缘16，并且二者错开一定角度。静态下，锁止板凸起59、插板凸起65均位于圆弧形沟槽14中，并且分别对准第一凸缘15和第二凸缘16。

如图20、26、29、39所示，外连接轴20的外侧端的方形体位于锁体外侧面8之外，并且穿过加强板12、门扇外面板11后与执手转轴10活动装配、同步转动。外连接轴20的里侧端的方形体与转盘17装配、同步转动。如图24、25、30所示，转盘17通过碰珠18、碰珠弹簧19与凸轮13的内圆面装配，当凸轮13所受阻力不超限值时，转盘17能带动凸轮13同步转动，当凸轮13不能转动时，转盘17克服碰珠弹簧19推力能够空转。如图20、27、28所示，凸轮13里侧的方孔与内连接轴21的外侧端的方轴装配、同步转动，内连接轴21的里侧端设有扁轴和圆轴，其中所述圆轴位于端头，并且该扁轴和圆轴穿过隔板3后位于内腔体7中。

如图31、32、33、39所示，内连接轴21的扁轴与室外驱动盘22装配、同步转动，内连接轴21的端头的圆轴与摆杆26活动装配，室外驱动盘22上的开锁推柄23、上锁推柄24分别位于摆杆26的两侧，用于推动摆杆26正反两方向摆动。如图31、34、35、39所示，室内驱动轴38的外侧端头的扁轴与室内驱动盘27装配、同步转动，室内驱动盘27上也设有开锁推柄23和上锁推柄24，并分别位于摆杆26的两侧，用于推动摆杆26正反两方向摆动。室内驱动轴38穿过内侧板4后与室内驱动片39装配、同步转动，室内驱动轴38的里侧端头与室内执手或旋钮活动装配、同步转动。

如图31、36、37、38、39所示，锁舌驱动轴33的外侧端与锁舌主驱动盘34装配、同步转动，锁舌驱动轴33的里侧端穿过内侧板4后与锁舌副驱动盘35装配、同步转动。

说明：在图39中，“z”方向，表示后推销29的实际位置应左移；“y”方向，表示锁舌驱动轴33的实际位置应右移。图中的位置是将实际重叠的部件视图分别向左、右抻开，目的是显示清楚。

室外开锁操作过程及工作原理：

如图1、31、39所示，插入正确钥匙70并顺时针旋转一周，通过中间齿轮45使各齿条分别从右向左移动对应距离，之后下压执手即执手正向（顺时针）转动，执手带动外连接轴20转动，外连接轴20带动转盘17转动，转盘17带动凸轮13转动，凸轮13的第一凸缘15先与锁止板凸起59接触并推动锁止板57逆时针摆动，并使锁止板57的卡条58插入各齿条的锯齿51中，各齿条不能再水平移动，之后凸轮13的第二凸缘16开始与插板凸起65接触并推动开锁插板63逆时针摆动，并使开锁插板63的插条64插入到已呈直线排列的各齿条的矩形开口52中，凸轮13能继续转动，并带动内连接轴21转动，进而带动室外驱动盘22转动，室外驱动盘22上的开锁推柄23推动摆杆26正向摆动，摆杆26的端头推动主锁栓拉板28向右移动，主锁栓拉板28上的后推销29拉动主锁栓30向右移动，主锁栓拉板28上的前推销31推动两个直角转板32转动，两直角转板32再分别带动天地杆垂直移动。室外驱动盘22转动的后期，室外驱动盘22上的突出端25推动锁舌主驱动盘34转动，进而带动锁舌驱动轴33转动，锁舌副驱动盘35跟随转动，锁舌副驱动盘35再拉动锁舌连接板36及锁舌37向右移动，进而完成室外开锁。之后执手、凸轮机构复位，开锁插板63、锁止板57分别在插板拉簧67和锁止板拉簧62的拉动下先后复位，各齿条在齿条拉簧53的作用下向右复位运行，钥匙70跟随反向旋转一周，之后抽出钥匙70。

若钥匙70不正确，凸轮13仍然能先推动锁止板57的卡条58插入各齿条的锯齿51中，各齿条不能再移动，但各齿条的矩形开口52不能呈直线排列，开锁插板63的插条64不能插入其中，阻止凸轮13继续转动，锁具不能开启。若强力旋转执手，执手空转。

室内开锁操作过程：

室内执手或旋钮正向转动时，带动室内驱动轴38正向转动，进而带动室内驱动盘27正向转动，室内驱动盘27上的开锁推柄23推动摆杆26正向摆动，摆动26再推动主锁栓拉板28向右移动，进而完成主锁栓30及天地杆的开锁移动；室内驱动轴38正向转动的后期，通过室内驱动片39推动锁舌副驱动盘35转动，进而拉动锁舌37向右移动而开启锁具。

室外上锁操作过程：

室外上锁时不用钥匙70，反向旋转执手（即反提执手），执手带动凸轮机构反向转动，进而使室外驱动盘22上的上锁推柄24推动摆杆26反向摆动，摆杆26再带动主锁栓拉板28等反向移动而完成上锁。在室外上锁过程中，锁止板凸起59、插板凸起65只与凸轮13的圆弧形沟槽14的底部滑动接触，不影响凸轮13旋转。

室内上锁操作过程：

当室内上锁时，室内执手或旋钮通过室内驱动轴38带动室内驱动盘27反向转动，室内驱动盘27上的上锁推柄24推动摆杆26反向摆动而完成上锁。

在本实施方式中，钥匙的小齿轮、中间齿轮45、齿条的数量均选择7个，完整小齿轮的齿数为6个，模数统一选择1.5。钥匙70的小齿轮的分度圆直径9毫米，齿距为圆周率乘以模数1.5即4.71毫米；中间齿轮45的齿数12、分度圆直径为18毫米、齿距为4.71毫米；齿条上部的锯齿51的齿距也为4.71毫米。

因某一个小齿轮的齿数可能为0、1、2、3、4、5、6之中的一个，故密钥量为7的7次方，即82.3万，大幅度超过国家标准“c级”锁。

如图3所示，本实施方式中的钥匙70上的小齿轮的齿数，按照从钥匙根部向钥匙端头的顺序，依次为2、6、5、0、3、4、1。对应的齿条的矩形开口52的位置如图13所示。

本发明的钥匙的级差等于一个齿距，大幅度超过普通弹子、牙花的级差0.5毫米，即便考虑到加工误差、配合间隙，实际使用密钥量仍然等于理论值。

图42表示静态下5个轮齿的不完全齿轮与中间齿轮的啮合情况,图中的“o”方向，表示不完全齿轮、中间齿轮的中心所在的垂线，“d”方向表示二者啮合时不会产生齿顶干涉。另外，由于小齿轮的齿顶与中间齿轮45的齿廓存在配合间隙，钥匙刚开锁转动时，不完全齿轮的最后一个参与啮合的轮齿，会从中间齿轮的齿槽中脱离开，故能使对应齿条保持不动。同时，最后一个参与啮合的轮齿因后面不再有轮齿与中间齿轮啮合，钥匙旋转一周后，导致中间齿轮45实际旋转角度会减少一点，即对应齿条运行不到位，但卡条58、锯齿51具有矫正功能：因齿距4.71毫米，齿距的一半为2.35毫米，齿条少运行的距离远小于2.35毫米，卡条58在插入锯齿51过程中，会使不整齐的各锯齿51一一对齐。

图43、44、45为对比方案，即按照标准齿轮制作的不完全齿轮与齿条啮合情况。

图43表示静态下齿条的齿顶中心与钥匙孔中心在同一垂线上时，5个轮齿的不完全齿轮与齿条的啮合情况。图中的“o”方向，表示钥匙孔中心所在的垂线，“e”方向表示不完全齿轮的第一个参与啮合的轮齿会与齿条上的不该接触的齿产生齿顶干涉而出现卡死现象。

在图44中，“o”方向表示钥匙孔中心所在的垂线。静态下，齿条的齿根、5个轮齿的不完全齿轮的最后一个参与啮合的轮齿的齿顶中心也均在“o”方向上，即初始状态下不完全齿轮的1个齿顶中心正对齿条。“f1”方向表示当钥匙刚开始旋转时，齿条就会向右移动，不完全齿轮的第一个参与啮合的轮齿会与齿条产生齿顶干涉，而且拟将啮合的也是不该接触的齿。

在图45中，“o”方向表示钥匙孔中心所在的垂线。静态下，齿条的1个齿根、5个轮齿的不完全齿轮的无齿部位的中心也均在“o”方向上，其中无齿部位只有1个，即初始状态下不完全齿轮的无齿部位的中心正对齿条。“f2”方向表示钥匙旋转一周后，5个轮齿的不完全齿轮驱动齿条运行距离超过5个齿距。不完全齿轮的齿数为1、2、3、4时，也会出现同样情况，导致密钥量降低。

实施方式2：

如图40、41所示，开锁控制机构的各部件位置还能重新布局，即将将实施方式1的开锁控制机构向前或向后翻转180度角，其原理不变、锁具性能不变：使圆管40位于最上方，钥匙孔41中心仍与凸轮机构中心在同一垂线上，矩形长孔43位于圆管40的下部，齿轮轴44及中间齿轮45位于圆管40的正下方，齿条位于中间齿轮45的下方，锁止板57、开锁插板63位于齿条与凸轮13之间，其中开锁插板63位于锁止板57之下、凸轮13之上，开锁时，仍顺时针旋转钥匙一周，各齿条分别从左向右移动对应距离，之后下压执手，凸轮机构正向转动，凸轮13的第一凸缘15先推动锁止板57的卡条58向上插入各齿条的锯齿51中，第二凸缘16再推动开锁插板63的插条64向上插入各齿条的矩形开口52中，凸轮13继续转动而开锁。

如图41所示，此方案中，因凸轮机构位于最下方，开锁执行机构相对锁体1也跟随下移，为减小锁体1总尺寸，将锁舌驱动轴33及锁舌主驱动盘34、锁舌副驱动盘35，从室外驱动盘22的下侧移至其右侧。