具有一個用一把鑰匙可操作的圓柱形鎖體和一個電開關的裝置,特別是汽車用的電子防盜鎖的製作方法

2023-05-23 07:02:16 2

專利名稱：具有一個用一把鑰匙可操作的圓柱形鎖體和一個電開關的裝置,特別是汽車用的電子防盜鎖的製作方法
技術領域：
本發明涉及權利要求1前序部分所述的一種裝置。在圓柱形鎖體的範圍內既有機械元件，又有電氣元件，它們在鑰匙操作時通過電開關裝置使電功能有效或無效。圓柱形鎖體內由一個固定的圓柱形鎖殼和一個在該鎖殼中旋轉支承的圓柱形鎖芯組成，該鎖芯可用一個有一定規則的鑰匙進行旋轉。機械元件包括一個容納鑰匙的鑰匙槽和圓柱形鎖芯內的制動栓以及圓柱形鎖殼內的制動栓用的鎖定槽。電元件則至少包括一個在圓柱形鎖芯圓周上的一個永久磁鐵和圓柱形鎖殼內的一個傳感器，該傳感器在鑰匙操作圓柱形鎖芯時對電磁鐵起響應。該傳感器連接在一個估算器上，該估算器在鑰匙操作時使電開關裝置動作。這種裝置的圓柱形鎖體最好作為轉向鎖設置在汽車轉向柱範圍內。其中，電開關裝置包括發動機的電子線路。這種裝置用於汽車的防盜。所以人們把這種裝置稱為電子防盜鎖。
美國專利US-PS5186031公開了這樣的一種裝置。在這種裝置中，當竊賊要想對鎖殼內部進行操作而從圓柱形鎖殼中軸向拉出圓柱形鎖體的圓柱形鎖芯時也具有防盜作用。在這種公開的裝置中，鎖芯具有一個徑向的彈簧保持元件，在裝入圓柱形鎖芯時將該保持元件推入圓柱形鎖殼中的一個臺肩上。這樣就能方便地將圓柱形鎖芯軸向裝入圓柱形鎖殼中。在竊賊軸向拉出圓柱形鎖芯時，該保持元件破壞了圓柱形鎖殼中傳感器的電連接，從而使該裝置不能使用。但如果通過某種破壞工具使彈性保持元件移到它在圓柱形鎖殼對面的打開位置時，防盜失靈。那些在圓柱形鎖芯和圓柱形鎖殼之間沒有通過這種簧卡進行嚙合的裝置都沒有防盜的安全性，其原因如下。
裝有這種圓柱形鎖體的汽車的防盜原理在於，有許多不同的圓柱形鎖體，並在許多不同的圓柱形鎖芯中設置了制動栓，即只有用一把與這個圓柱形鎖芯配合的鑰匙才有可能進行圓柱形鎖芯的旋轉。圓柱形鎖殼具有一種統一的結構，而大量不同的鑰匙則在圓柱形鎖芯中配有相應的單獨的制動栓。在沒有正規鑰匙的情況下，竊賊要想打開配有這種圓柱形鎖體的鎖，只需拉出該圓柱形鎖芯並換上一個他有相應鑰匙的圓柱形鎖芯即可。圓柱形鎖殼記不著原來的圓柱形鎖芯被一個配有適當鑰匙的新的圓柱形鎖芯代替。在上述公開裝置的情況下，即使圓柱形鎖芯配有一個永久磁鐵和圓柱形鎖殼配有一個傳感器時，這種盜竊方法也是行得通的。雖然與鑰匙一起買的新的圓柱形鎖芯有一個永久磁鐵，但這個永久磁鐵在圓柱形鎖殼的內部用拉出的圓柱形鎖芯的永久磁鐵代替而可執行相同的功能。所以上述公開的裝置不具備足夠的安全性。
本發明旨在提出權利要求1前序部分所述的那樣一種可靠的裝置，該裝置對防止無關人員在圓柱形鎖體上進行操作具有高度的安全性。這個目的是通過權利要求1特徵部分所述的措施來實現的，這些措施具有如下的特殊意義。
本發明在已知的裝置的圓柱形鎖體中引入一種新的方案，這樣不但有一系列不同排列的制動栓的圓柱形鎖芯，這些制動栓雖然需要相互不同的鑰匙，但可與一個統一的圓柱形鎖殼共同作用，而且這些圓柱形鎖芯在磁性能方面相互不同，但又可裝入一個相同的圓柱形鎖殼中。亦即本發明用相同鎖殼的圓柱形鎖體，這種圓柱形鎖體不但在機械方面其鑰匙碼相互有區別，而且在電方面其「磁碼」也有區別。在本發明裝置的這種情況下，當竊賊拉出帶永久磁鐵的圓柱形鎖芯並用一個同樣也具有一個永久磁鐵的圓柱形鎖芯代替時，他即使有適當的鑰匙也不可能打開本發明裝置。即由於本發明不同圓柱形鎖芯的永久磁鐵的區別，這樣組成的新的圓柱形鎖體在正常情況下具有另一種磁碼，這種磁碼由傳感器識別，所以在用鑰匙操作裝入的新的圓柱形鎖芯時，估算器不啟動。在本發明情況下，估算器仍按舊碼設定或編入程序。所以更換圓柱形鎖芯對本發明裝置來說，沒有給竊賊帶來任何幫助；傳感器識出「錯誤的圓柱形鎖芯」。所以電開關裝置不動作，因而盜竊失敗。
這種裝置的一種特別簡單的結構和價廉的製造方法是一個統一的圓柱形鎖殼配置的一組磁性不同的圓柱形鎖芯不但用相同數目的永久磁鐵，而且這些永久磁鐵還設置在單個圓柱形鎖芯的相同位置上。亦即是說，通過場向的變化引起磁性的差別就可達到足夠方便地在單個圓柱形鎖體上設置永久磁鐵。採用具有南極北極方向的一定位置的永久磁鐵和可測定磁場場向的傳感器。磁碼的變化的多樣性只與這些傳感器的精度有關，並可區別磁碼的不同場向。永久磁鐵選定的旋轉位置在其安裝到圓柱形鎖芯上時決定磁碼，這是很容易進行的。因此，本發明裝置的製造成本是很低的。此外，通過傳感器可十分精確地確定磁場的方向，這樣就可達到不同磁碼的準確而可靠的區分。
另一個優點是，本發明裝置把先有技術的在圓柱形鎖芯中只作為機械保險用的鎖定條作成了永久磁鐵，從中得出的優點將在下面說明。
其他措施可從各項從屬權利要求、附圖和以下文字說明中得知。本發明涉及從中可得知的、即使在各項權利要求中沒有明確列出的全部新特徵及其組合。下面結合附圖中所示的一個實施例來說明本發明。附圖表示

圖1表示本發明裝置沿圖2剖面線Ⅰ-Ⅰ剖開的圓柱形鎖體的橫截面；圖2表示沿圖1箭頭Ⅱ觀察方向俯視的圓柱形鎖體的軸向一段的部分剖視圖和縱斷面；圖3表示按本發明連接在傳感器上的估算器原理結構的方塊圖；圖4表示傳感器測出的磁場變化的過程曲線圖，或在鑰匙插入和圓柱形鎖芯旋轉時由此得出的估算器的電壓輸入值。
在各圖中只畫出了該裝置的最主要的部件，並用其他常規部件來配齊。如圖所示，圓柱形鎖體10由一個固定設置在汽車上例如在轉向鎖範圍內設置的圓柱形鎖殼11組成，該圓柱形鎖殼做成套筒形，套筒的內部用來旋轉支承一個圓柱形鎖芯12。圓柱形鎖芯12是圓柱形鎖體10的另一組成部分並具有一把鑰匙20的一個鑰匙槽13。此外，在圓柱形鎖芯12中整體裝有一組制動栓14，這些制動栓由一個彈簧荷載朝鑰匙槽13作用。在圖1中用一個力的箭頭15表示。彈簧荷載由一個示意的彈簧16產生。在鑰匙20沒有插入時，這些制動栓14伸入圓柱形鎖殼11的鎖定槽53中。鑰匙20具有適當的調節機構例如具有一定形狀的刻槽21，並在鑰匙20插入時與不同的制動栓14的一個配合控制面17共同作用。然後制動栓14不再與制動槽53嚙合，如圖1所示。
在圓柱形鎖芯12的一個軸向空隙中，設置了一個基本上軸向運動的鎖定條31，該鎖定條受圖1所示力的箭頭33的彈簧荷載作用。彈簧荷載33雖然試圖將該鎖定條保持在從其圖1所示拉出的下降位置，但在正常情況下受制動栓14阻擋。即在不是匹配的鑰匙20完全插入鑰匙槽13時，由於其彈簧荷載15使制動栓14在圓柱形鎖芯12中處於一個不規則的位置，且鎖定條31的內端支承在單個制動栓14的一個長邊18的不同位置上。從而使鎖定條的外部範圍徑向伸出圓柱形鎖體的圓周19，並位於圖1虛線所示位置31』。在這個虛線位置31』上，鎖定條插入鎖殼11上設置的一個槽22中，從而阻止圓柱形鎖體沿圖1箭頭23所示的旋轉方向旋轉。所以，該鎖定條的虛線位置31』表示它的「鎖定位置」。
但當有一定規則的鑰匙20插入圓柱形鎖芯12時，不同的制動栓14在圓柱形鎖芯12的內部通過鎖道21這樣定位，使在其邊緣範圍內設置的邊緣空隙24對準鎖定條31的內部範圍。即在這種情況中，該鎖定條由於其彈簧荷載33而可進入對準的邊緣空隙24中，並由此下降到圖1所示的拉出位置31。在這個位置上，它的外端不再徑向超出圓柱體的圓周19。即在這個拉出的位置31上，鎖定條31不再插入鎖殼槽22中，所以這個鎖定條位置31表示「打開位置」。現在圓柱形鎖芯12可通過插入的鑰匙20沿箭頭23方向旋轉。圖中未詳細示出的旋轉止擋阻止圓柱形鎖芯12沿旋轉箭頭23相反的方向旋轉。
此外，當鑰匙不沿箭頭23旋轉時，圖中未詳細示出的脈衝接觸彈簧使圓柱形鎖芯12總是保持在它的圖1所示的起始位置上。在這個起始位置上，在正常情況下位於其鎖定位置31』上的鎖定條的外端與一個位於圓柱形鎖殼11中對磁場起響應的傳感器35對準。
這個傳感器可由一個霍耳元件組成，但建議這裡採用也對磁場的方向變化起響應的所謂磁阻元件，這在下面還要詳細述及。傳感器35設置在鎖殼11的一個凹槽中，並位於鎖定位置31』內有效的鎖殼槽22外面的一個空間中。在這種情況中，鎖定條31本身就是一個永久磁鐵。另一個方案是，鎖定條31也可用鐵磁材料，這種材料受圓柱形鎖芯中另一個位置上設置的永久磁鐵的磁場作用，從而自己變為磁鐵。如圖2所示，鎖定條31與圓柱體12軸向平行布置。
但在實施例的一種變形中，在插入鑰匙20時，如欲取消在下面還要詳細述及的監視功能，則鎖定條31也可構成沒有磁性。亦即在圓柱形鎖芯12中至少還有一個另外的電磁鐵32，但與磁性的鎖定條31比較，這個電磁鐵固定地設置在圓柱形鎖芯12上。
在圖1和圖2中，用點陰影區表示設置在圓柱形鎖芯12的一個確定的圓周位置上的永久磁鐵32，這個圓周位置相對於鎖定條31錯開。永久磁鐵32的磁場的方向用它的北極N和它的南極S表示，並在圖2中用箭頭30表示。永久磁鐵32固定在圓柱形鎖芯12的圓周面19上設置的一個槽52中。如虛線所示那樣，永久磁鐵32也可按它的磁場的不同的別的虛線所示的方向30』、30」安裝在圓柱形鎖芯12的相同槽中。傳感器35可測定磁場的方向，這在圖4中還要詳細說明。
但傳感器35也可測定永久磁鐵32的場強，所以，圖1和圖2實施例的另一個可供選擇的方案是，用可磁化的材料製成的鎖定條來代替永久磁鐵32，與前述情況中的鎖定條31相似，該鎖定條同樣由一個相隔一定距離設置在圓柱形鎖芯12上的磁鐵來作用。與上述實施例中的永久磁鐵32相似，該鎖定條固定設置在圓柱形鎖芯12上，即一個固定的鎖定條。在這個選擇方案中，這個固定鎖定條在磁性上的差別可通過簡單地改變它的軸向長度即可，在圓柱形鎖芯12沿箭頭23的旋轉運動過程中由傳感器35測出這種變化。
不用改變磁場方向而用改變磁場強度也可達到上述永久磁鐵32的變更。這種變化也可由傳感器35測定。另一種變更方式可將一個或多個永久磁鐵32設置在圓柱形鎖芯12的其他位置上，該傳感器35當然可立即測出這種情況。也可設置多於一個的傳感器35，並將這些傳感器連接到一個共同的電子估算器40上。
現在結合圖3和圖4來詳細說明估算器40的一個實施例。傳感器35首先經一根電源線43和一個串聯電阻39以及經一根地線42與一個未詳細示出的電源連接並具有它的測量值的兩根信號線51、51』。該傳感器35可通過測試兩個相互垂直的場分量Bx和By確定磁場的準確方向30，這還要結合圖4進行詳細說明。必要時，可在該傳感器上串接一個轉換器。電壓首先以一個模擬信號的形式輸入，然後在一個模擬/數字轉換器26中轉換成數位訊號36，如圖3所示。不用這種轉換器26，也可用一個比較器。由於磁場的分量Bx和By的測量經兩條信號線51、51』，所以在這種情況中出現兩次數位訊號36。這些信號36作為「輸入值」進入計算機27(微型計算機)，該計算機具有一個數據存儲器28。在26、27之間的連接也可由四畢特或八畢特並聯組成，如圖3虛線所示。此外，傳感器35直接經振鈴線路25與該微機連接。
數據存儲器28是一種電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)。一個節拍發生器29也屬於該計算機27和數據存儲器28。在估算器40的輸出端上產生一個相應的交變信號，該信號通過一個用電阻37和電容38表示的濾波器濾波。所以在從估算器40引出的線路41上產生一個直流信號。在存儲器28中，估算器40可調到兩個測量分量Bx和By的單獨確定的數位訊號36。但只有在傳感器35測出這些調節的信號時，估算器40才動作。在這種情況中，只有估算器40向引出線41輸出一個控制信號，在該引出線上，連接一個未詳細示出的汽車的電開關裝置，例如汽車發動機的電子設備。
圖4表示本發明裝置的工作方式，其中，水平軸表示時間軸。垂直軸首先表示在傳感器35的位置上測出的磁場強度Bx和By的值，然後也表示在估算器40中得出的電壓信號36。由於Bx和By兩個測量分量，在這種情況中，估算器內得出兩個電壓Ux、Uy，這兩個電壓在圖4中用不同粗細的線表示，並由計算機(27)按下述方式進行計算。
圖4中兩條曲線Ux和Uy的虛線起始段44、44』表示本發明裝置的初態，即鑰題20插入前的狀態。在圖1所示起始旋轉位置內，在傳感器35上首先出現由鎖定條在其鎖定位置31』上產生的磁場，但該磁場不啟動估算器40。傳感器35設置在鎖定條31位於圓柱形鎖芯12的起始位置中的圓柱形鎖殼11的那個位置上，如圖2斷面圖中的虛線所示。其中，估算器40位於一個關閉位置或一個準備位置。這時在轉向鎖上裝有本發明裝置的汽車處於停止狀態。但當匹配的鑰匙20插入圓柱形鎖芯12時，這種狀態就會發生變化。
在啟動汽車時，當然必須將鑰匙20首先插入圓柱形鎖芯12中。這應當在圖4的工作曲線的時間點t1發生。由於鎖定條從其已述過的圖1鎖定位置31』下降到它的打開位置31，由傳感器35測量的磁場也因而減弱。這用圖4中Ux和Uy的垂直曲線段45、45』來表示。只有當曲線段45、45』的變化位於數據存儲器28中設定的一定的極限值內，估算器40才進行振鈴。為此，要用已述及的直接連接傳感器35和計算機27的振鈴線路25。在45、45』曲線段的磁場變化位於該極限值以外時，估算器40則不可能知道。這時如果鑰匙20的旋轉不是立即開始，則Ux和Uy暫先接著出現一段或長或短的水平曲線段46、46』。
從圖4的時間點t2開始，圓柱形鎖芯12沿旋轉箭頭23旋轉。然後磁性鎖定條31首先離開傳感器35。所以，這兩條曲線出現弧形的下降47、47』，但隨著永久磁鐵32逐漸接近在傳感器35的測量範圍，引起這兩條曲線的相應上升48、48』。當永久磁鐵32到達最近的位置時，兩條曲線Ux和Uy達到相應的最高點50、50』，這出現在圖4中的時間點t3。然後，在圓柱形鎖芯12繼續沿箭頭23旋轉時，由於永久磁鐵32離傳感器35的距離不斷增加，於是曲線又出現下降49、49』。
兩條曲線Ux和Uy的差值例如兩個極大值50、50』的差值ΔU可作為估算器40運轉的數據。如果在圓柱形鎖殼11中換用另一個圓柱形鎖芯12，在這個圓柱形鎖芯時位於相同位置的永久磁鐵32的磁場方向30指向另一個方向，例如圖2的方向30』或30」，則在鑰匙沿箭頭23旋轉時，圖4兩個最高點50、50』的值變成別的值，這樣就產生另外的一個電壓差ΔU。但估算器40的數據存儲器28調到ΔU的一定值，所以在更換圓柱形鎖芯12時，估算器40不再工作。依此方式就不再可能盜竊汽車。本發明除了鑰匙20和圓柱形鎖芯12之間的機械編碼與鎖定條31有聯繫外，還有磁編碼。這個磁碼在實施例中由唯一的一個設置在圓柱形鎖芯12相同位置上的永久磁鐵32的磁場方向30、30』或30」等等來確定。通過多個這種磁性不同的圓柱形鎖芯12與同類型的一個圓柱形鎖殼11的組合可得到具有不同磁碼的一樣多的圓柱形鎖體10。
如前所述，鎖定條31在本實施例中本身就是一個永久磁鐵，這同樣可用於區分磁碼。在估算器40的數據存儲器28中存儲了在鑰匙20插入圓柱形鎖芯12時達到的曲線垂直段45、45』的長度或差值，這可用作估算器40的前述的接通脈衝，在一組可與一個一致的圓柱形鎖殼11組合的圓柱形鎖芯12的情況下，如果相應的鎖定條31用不同的磁特性，則由此就能達到一個特殊的磁碼。鎖定條31的這個磁碼可與從一個或多個永久磁鐵32得出的別的磁碼組合，從而得出磁性相互不同的相當多的圓柱形鎖體10。
權利要求
1．具有一個鑰匙可操作的圓柱形鎖體(10)和一個使取決於鑰匙旋轉方向(23)所確定的電功能有效或無效的電開關的裝置，特別是汽車用的電子防盜鎖，其中，圓柱形鎖體(10)由一個固定的圓柱形鎖殼(11)和一個旋轉支承在該鎖殼中的圓柱形鎖芯(13)組成，在該圓柱形鎖芯(12)的內部，除了圓柱形鎖殼(11)內的鎖定旋轉用的制動栓(14)外，還設置了一個打開圓柱形鎖芯(12)用的鑰匙(20)的支承槽(13)，在該圓柱形鎖芯(12)的圓周(19)上至少設置了一個永久磁鐵(32)，在圓柱形鎖殼(11)內，除了至少設置了制動栓(14)的至少一個鎖定槽外，還至少設置了一個傳感器，該傳感器對圓柱形鎖芯的一個或多個永久磁鐵(32)起響應，其中該傳感器(35)連接在一個估算器(40)上，該傳感器(35)在鑰匙操作時動作，並通過估算器(40)使開關裝置動作，其特徵在於具有一個確定的、固定設置的傳感器(35)的鎖殼(11)配置了一組不同的圓柱形鎖芯(12)，這些圓柱形鎖芯雖然具有相互一致的制動栓(14)，並可用相同的鑰匙(20)操作，但至少永久磁鐵(32)中的一個永久磁鐵的磁性不同；這種裝置分別從這組圓柱形鎖芯中選出一個圓柱形鎖芯(12)並與圓柱形鎖殼(11)配對成為一個特殊磁性的圓柱形鎖體(10)，並根據選出的圓柱形鎖芯(12)構成一個具有一定磁碼的圓柱形鎖體(10)；在鑰匙操作圓柱形鎖芯(12)時，傳感器(35)注意磁碼的磁性區別；估算器(40)可調節或編程到該裝置中所用的圓柱形鎖體(10)的相應在磁碼上；在調節或編程後，估算器(40)只有在鑰匙操作(23)時才動作，並在根據這個磁碼選出的圓柱形鎖芯(12)位於圓柱形鎖體(10)中時，該開關裝置工作。
2．按權利要求1的裝置，其特徵在於，屬於一組的不同圓柱形鎖芯(12)雖然具有相同數量的永久磁鐵(32)，而且這組單個圓柱形鎖芯(12)的這些永久磁鐵(32)也設置在相同的部位(52)上，但這些永久磁鐵(32)的至少一個在其場向(30)和/或其場強方面則與這組全部其他圓柱形鎖芯(12)的類似的永久磁鐵(32)有區別。
3．按權利要求1的裝置，其特徵在於，屬於一組的圓柱形鎖芯(12)雖然具有相同數量的永久磁鐵(32)，但其中至少一個永久電磁鐵的位置(52)與在這組全部其他圓柱形鎖芯上的定位不同。
4．按權利要求1至3中一項或多項的裝置，其特徵在於，傳感器(35)或多個傳感器由一個磁阻元件組成。
5．按權利要求1至4中一項或多項的裝置，在圓柱形鎖芯(12)中具有一個徑向運動的鎖定條(31)，雖然在鑰匙(20)抽出時，該鎖定條保持在一個徑向伸出圓柱體圓周(19)的鎖定位置(31』)上，在該處該鎖定條插入圓柱形鎖殼內設置的一個槽(22)中，並阻止旋轉(23)，但在插入有規則的鑰匙(20)時，該鎖定條到達一個下降的打開位置，在該位置上鎖定條脫離鎖殼槽(22)，並可用鑰匙(20)實現圓柱體旋轉(23)，其特徵在於當圓柱形鎖芯(12)位於鑰匙(20)可插入或可拉出的一個起始位置時，鎖定條(31)本身就是一個永久磁鐵或可磁化，且傳感器(35)位於圓柱形鎖殼(11)與鎖定條(31)基本上徑向對準的那個位置上；並在插入有一定規則的鑰匙(20)時傳感器(35)已經對估算器(40)中調節的或編程的磁場變化(45、45』)起響應，磁場的這個變化由於鎖定條(31)從其鎖定位置(31』)降到其打開位置產生並使估算器(40)動作。
全文摘要
本發明涉及一種具有一個用鑰匙可操作的圓柱形領體(10)的裝置。該圓柱形鎖體根據鑰匙旋轉(23)作用在一個開關裝置上,圓柱形鎖芯(12)除了具有支承相應鑰匙(20)用的鑰匙槽(13)和制動栓(14)外。還在其圓周(19)上具有至少一個永久磁鐵(32)。圓柱形鎖殼(11)同樣除了制動栓(14)的一個鎖定槽(53)外,還具有至少一個傳感器(35),該傳感器在圓柱形鎖芯(12)的鑰匙操作(23)時對電磁鐵(32)起響應,並通過一個估算器啟動該開關裝置。為了防止無關人員更換圓柱形鎖體(10)中的圓柱形鎖芯(12)進行盜竊,建議圓柱形鎖殼(11)配置一組不同的圓柱形鎖芯(12),這些圓柱形鎖芯至少在其永久磁鐵(32)中的至少一個永久磁鐵相互不同。然後用一個圓柱形鎖芯(12)和一個圓柱形鎖殼(11)配對成具有一定的磁碼的圓柱形鎖體(10)用在該裝置中。在圓柱形鎖體(10)的鑰匙操作時,傳感器(32)注意磁性區別。在該估算器調節或編程到一定的磁碼的情況下,只有在與它的磁碼相應的正確的圓柱形鎖芯(12)位於圓柱形鎖體(10)中時,該估算器才在鑰匙操作(23)時動作。所以如果無關人員更換該圓柱形鎖芯(12),圓柱形鎖體(10)具有不同的磁碼而不啟動該裝置的估算器。
文檔編號B60R25/20GK1237221SQ97199470
公開日1999年12月1日 申請日期1997年10月29日 優先權日1996年11月5日
發明者H·科曼恩, A·雷赫, J·西蒙 申請人:胡夫休爾斯貝克及福爾斯特公司