一种指纹锁芯总成

技术领域

本发明属于锁具领域，特别涉及对指纹锁电子结构的改进。

背景技术

现有方案的智能指纹U型锁、玻璃锁、挂锁、交通锁，因为产品的外型不同，每一款都需要针对不同外形重新研发电子部分PCBA及机械控制。而且每一款产品都需要重新开模进行配套，开发周期时间很长，而产品设计出来后，是否符合产品市场定位及预期也不确定。开模费用本身成本高昂如果涉及到设计更改则需要更高的开模费用。各种可靠性测试也加大了产品开发周期。因此市场上需要一种结构通用型的指纹锁芯，省去锁具设计指纹锁芯的负担，使得锁具设计企业只需要将开发资源放在锁具外观设计和机械锁芯的改进节省开发资源。

发明内容

针对上述技术问题本发明提供一种指纹锁芯总成，包括：

机械锁芯，其具有驱动轴，所述驱动轴包括第一锁舌驱动器；

指纹锁芯，其包括电源模块、电路板模块、指纹传感器模块和电机模块，所述电机输出轴连接第二锁舌驱动器；

所述第一锁舌驱动器包括可同步转动的第一锁舌驱动部和第二锁舌驱动部；

所述第二锁舌驱动器包括可同步转动的第三锁舌驱动部和第四锁舌驱动部；

第一锁舌，设置用于分别收容所述第一锁舌驱动部和第三锁舌驱动部的两个收容槽；

第二锁舌，设置用于收容所述第二锁舌驱动部和第四锁舌驱动部的两收容槽；

所述第一锁舌驱动部和第三锁舌驱动部与各自收容槽内一端抵触，第一锁舌驱动部和第三锁舌驱动部与所述收容槽之间预留空行程空间；

所述第二锁舌锁舌驱动部和第四锁舌驱动部与各自收容槽内一端抵触，第二锁舌驱动部和第四锁舌驱动部与所述收容槽之间预留空行程空间；

所述第一锁驱动部或第三锁舌驱动部驱动所述第一锁舌向第一方向移动，同时所述第二锁舌驱动部或第四锁舌驱动部驱动所述第二锁舌向与第一方向相反的方向移动。

上述第一锁舌驱动器或第二锁舌驱动器能够分别独立驱动所述第一锁舌和第二锁舌。所述机械锁芯和指纹锁芯分别被设计成独立的模块，锁具厂商开发锁具时只需要将开发完成的机械锁芯与指纹锁芯集成在一起即可。由于指纹锁芯被模块化，因此磨具上涉及指纹锁芯的位置结构固定，修改机械锁芯结构设计不会影响指纹锁芯的结构设计。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一锁舌驱动器包括圆柱台，所述第一锁舌驱动部和第二锁舌驱动部设置在所述圆柱台上，并且其位置关于圆柱台的轴心对称。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一锁舌上的两收容槽沿着所述第一方向前后分布；所述第二锁舌上的两收容槽沿着所述第二方向前后分布。作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一锁舌和第二锁舌均包括圆柱状结构和半圆柱结构，第一锁舌和第二锁舌的收容槽设置在各自的半圆柱结构，第一锁舌和第二锁舌的半圆柱结构可相互滑动地叠合形成圆柱结构。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一锁舌的圆柱结构与第二锁舌半圆柱结构的相互靠近的端面之间设置弹性复位件，该弹性复位件保持所述第一锁舌和第二锁舌相互远离的趋势。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述电路板模块包括第一电路板、第二电路板和第三电路板；所述第一电路板与第三电路板平行设置；所述第二电路板与第一电路板和第三电路板垂直；第二电路板机械连接第一电路板和第三电路板，同时第二电路板电连接第一电路板和第三电路板。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第二电路板为T形结构；第三电路板设置弹性卡口，所述弹性卡口的内径大于开口；所述第二电路板尺寸较小一端卡入所述弹性卡口中。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第二电路板上设置充电接口组件。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述电机模块固定在第一电路板上；所述电机模块包括电机和与电机输出轴连接的减速器，所述减速器输出轴连接第二锁舌驱动器。

除上述指纹锁外本发明还提供一种U型锁，其包括：U型锁杆和锁体和上述指纹锁芯总成；所述锁体包括壳体，该壳体提供所述第一锁舌和第二锁舌的滑动导槽；所述第一锁舌和第二锁舌伸出时插入U型锁杆两侧的沟槽内。

本发明相对现有技术而言具有以下几个方面的优势在于以下几点：

1.针对智能锁具的模块化设计，简化了生产及设计流程

2.通过本智能锁芯模块，保证了产品的一致性，稳定性。

3.行业内首次提出并实现了模块化解决方案

4.模组化的电子防水设计，解决了行业防水锁具的设计痛点。

附图说明

图1为U型锁立体结构示意图。

图2为U型锁内部结构立体结构示意图。

图3为第一锁舌立体结构示意图。

图4为第二锁舌驱动器立体结构示意图。

图5为电路板模块立体结构示意图。

图6电路板模块分解结构示意图。

图7第一电路板立体结构示意图。

图8为第二电路板立体结构示意图。

图9为第三电路板立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明本申请详细技术方案,以帮助本领域技术人员理解本申请技术方案。

图1所示为U型锁100立体结构示意图。U型锁100仅仅作为技术方案的示意，本领域技术人员知道除了图1中所示的U型锁，还可以包括玻璃锁、挂锁、交通锁。

所述U型锁100包括U型锁杆102和锁体200。沿着U型锁杆102的两侧设置多个用于收容锁舌的沟槽104。锁体200内的锁舌分别从锁体左右两侧的孔(图中未示出)中伸出，左右两侧的锁舌插入所述沟槽内时所述锁体与U型锁杆102锁定，所述锁体200与不同位置的沟槽104锁定能够调整所述锁杆102的长度。

所述锁体200包括壳体。该壳体提供所述容纳所述第一锁舌300和第二锁舌400移动，第一锁舌300和第二锁舌400的滑动导槽；所述第一锁舌300和第二锁舌400伸出时插入U型锁杆两侧的沟槽104内。所述壳体200的底部包括多个开孔(图中未示出)，分别包括接卸锁芯钥匙孔，指纹传感器开孔，充电接口开孔。

参照图2所示的指纹锁芯总成200内部结构，其中省去了图1中的U型锁的锁杆102和锁体的外壳200结构，并且其内部结构处于装配状态。

所述指纹锁芯总成内部结构包括机械锁芯206和指纹锁芯500，所述机械锁芯206和指纹锁芯500是两个独立的模块，机械锁芯206和指纹锁芯500通过锁舌驱动器204驱动所述第一锁舌300和第二锁舌400。正常情况下所述第一锁舌300和第二锁舌400可独立被所述机械锁芯206和指纹锁芯500驱动，在通过机械锁芯206或指纹锁芯500驱动时，所述第一锁舌300和第二锁舌400被所述机械锁芯206或指纹锁500芯驱动时与U型锁杆102上的沟槽104脱离。

进一步地，所述机械锁芯206内部结构为本领域技术人员所知的现有技术。例如所述锁芯为弹子锁芯，其内部包括弹子和弹簧，插入钥匙后所述弹子对齐使得钥匙可以带动锁芯旋转。显然所述锁芯结构还可以是现有技术的改进。

在所述机械锁芯的末端具有用于驱动所述第一锁舌和第二锁舌的驱动轴204，所述驱动轴上设置锁舌驱动器204，所述锁舌驱动器204包括圆柱台201，在圆柱台201上设置第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208。第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208，第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208为从所述圆柱台201上向上延伸的圆柱棒。显然所述第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208形状和结构本领域技术人员可以根据需求进行适应性调整。

所述第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208设置在关于圆柱台轴心对称的位置，即两者在所述圆柱台201表面同一直径线上。钥匙插入锁芯并拧动时，所述圆柱台201旋转带动所述第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208转动。所述第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208的转动方向相反，即所述第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208能够驱动第一锁舌300和第二锁舌400向着相反的方向移动，从而使得所述第一锁舌300和第二锁舌400从U型锁的沟槽104内脱离解锁。

参照图3，所示的第一锁舌立体结构示意图,其展示了一种较佳的实施方式。

所述第一立体锁舌300由一体化成型的圆柱体结构308和半圆柱体结构310。所述半圆柱体结构310的长度大致为圆柱体结构长度的三倍。所述半圆柱体结构上设置用于收容第一锁舌驱动部202的第一凹槽结构302,所述半圆柱体结构上还设置用于收容第三锁舌驱动的第二凹槽304结构。

参照图4所示，第二锁舌立体结构400示意图,其展示了与第一锁舌配合的结构。

所述第二锁舌400与第一锁舌300结构类似,其包括一体成型半圆柱体结构410和圆柱体结构408,第一锁舌300和第二锁舌410的半圆柱结构可相互滑动地叠合形成圆柱结构。所述半圆柱体结构410的长度与第一锁舌半圆柱体结构的长度相同。并且第二锁舌400半圆柱体结构410的长度大致为圆柱体408结构长度的八倍。在所述半圆柱体410结构上设置用于收容第二锁舌驱动部208的第三凹槽402结构,和用于收容第四锁舌驱动部的第四凹槽404结构。

所述第一锁舌的圆柱结构308与第二锁舌半圆柱结构408的相互靠近的端面之间设置弹性复位件。在所述第二锁舌400半圆柱体结构的端部,设置一弹性件固定结构406,该弹性件固定结构用于固定如螺旋弹簧等类似弹性结构的复位件,弹性复位件一端抵触第二锁舌半圆柱体的端部,另一端抵触第一锁舌300圆柱体的一端306。所述弹性复位件保持第一锁舌300和第二锁舌400相互远离的趋势。在未开锁时,所述第一锁舌300和第二锁舌400始终向外伸出,使得锁体与U型锁杆固定时,第一锁舌300和第二锁舌400的圆柱体308、408的前端能够进入U型锁杆的沟槽104内,完成锁定动作。

通过钥匙开锁时所述第一锁舌驱动器204包括可同步转动的第一锁舌驱动部202和第二锁舌驱动部208。所述第一锁舌驱动部202驱动第一锁舌300沿着第一方向A移动,同时第二锁舌400沿着与第一方向相反的第二方向B移动。第一锁舌300和第二锁舌400反向移动使得第一锁舌300和第二锁舌400的前端从U型锁杆的沟槽104中缩回,从而能够解锁。

进一步地,为了提高所述第一锁舌300和第二锁舌400的移动精度,第一锁舌上的两收容槽302、304沿着所述第一方向A前后分布；所述第二锁舌上的两收容槽402、404沿着所述第二方向B前后分布。

通过指纹解锁时第二锁舌驱动器520包括可同步转动的第三锁舌驱动部524和第四锁舌驱动部522；所述第三锁舌驱动部524驱动第一锁舌沿着第一方向A移动，所述第四锁舌驱动部522驱动第二锁舌沿着第二方向B移动,使得第一锁舌300和第二锁舌400的前端从U型锁杆的沟槽104中缩回,从而能够解锁。

需要注意的是为了防止所述第一锁舌驱动器204或第二锁舌驱动器520与第一锁舌或第二锁舌干涉。所述第一锁舌驱动部202和第三锁舌驱动部524与各自收容槽内一端抵触，各自收容槽的尺寸大于锁舌驱动部的尺寸,使得第一锁舌驱动部202和第三锁舌驱动部208与所述收容槽302和收容槽304之间预留空行程空间L(参照图2)；同样地,第二锁舌驱动部208和第四锁舌驱动部522与所述所述收容槽402和收容槽404之间预留空行程空间。该形成空间保证在第一锁舌驱动器驱动锁舌移动时第二锁舌驱动器520的驱动部不会对锁舌移动造成干涉。同样地,第一锁舌驱动部202也不会对锁舌移动造成干涉。

图5为电路板模块立体结构示意图,其中隐去了指纹锁芯的外壳、机械锁芯。

指纹锁芯，其包括电源模块514、电路板模块(标号700、800、900)、指纹传感器模块(标号702、704)和电机模块508，所述电机输出轴连接第二锁舌驱动器520。所述电源模块514为可重复充放电使用的电池其可为镍镉、镍氢、锂离子、铅蓄、铁锂等可充电电池。所述电路板模块用于读取传感器数据、处理指纹图像、计算数据模板与指纹图像的匹配度,并根据匹配结构驱动所述电极模块转动从而完成解锁动作。

参照图6所示的电路板模块分解结构示意图。所述电路板模块包括第一电路板700、第二电路板800和第三电路板900；所述第一电路板700与第三电路板900平行设置；所述第二电路板800与第一电路板700和第三电路板300垂直；第二电路板800机械连接第一电路板700和第三电路板300，同时第二电路板800电连接第一电路板700和第三电路板900。

这样连接的好处在于可充分利用锁芯的垂直空间,将电路组件的体积尽量缩小。所述指纹传感器和处理器设置在第一电路板700上。优选的所述电源514与第三电路板900连接,所述第三电路板900上还设置充电电路,所述充电电路的输入端通过第二电路板800与充电端口802连接。所述电机508的固定引脚同时作为电源输入端固定并电连接于第一电路板700。所述电机模块508固定在第一电路板700上；所述电机模块508包括电机509和与电机输出轴连接的减速器510，所述减速器输出轴连接第二锁舌驱动器520。

显然,上述电路板上的各种器件排布只是一种典型方案的举例,本领域技术人员可重新对各种电学器件作等效修改。

参照图7第一电路板立体结构示意图,其中省略了电路板上的布线结构。所述第一电路板700包括设置在第一表面的指纹传感器702,以及设置在第二表面的处理器(图中未示出),所述指纹传感器702表面覆盖保护层,保护层的外侧为手指感应环704,所述保护层的底部为形成在晶片上的电容阵列以及驱动电路。所述驱动电路将电容阵列上的电容值转换为灰度图像的灰度值,从而形成灰度指纹图像。所述处理器根据该灰度指纹图像提取关键点并与模板匹配判断是否开锁。

所述第一电路板700与第三电路板900之间设置连接柱901,该连接柱901能够隔离第一电路板700和第三电路板900。

参照图8和图9所示第二电路板800立体结构和第三电路板900立体结构示意图。所述第二电路板为T形结构；所述第二电路800板上设置充电接口组件802。第三电路板设置弹性卡口902，所述弹性卡口的内径大于开口；所述第二电路板尺寸较小一端卡入所述弹性卡口902中。装配时T形结构的前端从所述卡口902的开口处卡入,该开口处张开并且在T形结构的前端完全进入卡口902内部时卡口复位并将所述T形机构卡紧。

使用本发智能锁芯总成的设计，可以加快新产品的设计及开发进度。通常一个智能锁具的开发周期需要4-6个月，而采用本总成化设计，产品开发周期可以缩短至15天，产品量产只需要1个月以内完成。同时也节省了开发的费用，只需要车床或CNC生产外部锁头即可。

使用本智能锁芯总成，可以快速丰富产品品类及形态而并不增加太多的成本，利于快速在行业展会前开发多种多样的原型产品。本发明指纹锁芯总成可与传统的机械锁芯配合集成，实现锁具开发细分化及专业化。