ЦИЛИНДРОВЫЙ МЕХАНИЗМ ЗАМКА И КЛЮЧ
CYLINDER LOCK MECHANISM AND KEY

Область техники
Настоящее изобретение относится к области замочно-скобяных изделий и может быть использовано в качестве цилиндровых механизмов в замках различных конструкций, а также в качестве механизмов включения различных устройств ограниченного доступа, например кассовых аппаратов, компьютеров и т.п.
Предшествующий уровень техники
Известен запирающий механизм замка [Пат. РФ №2159314, опубл. 20.11.2000], содержащий корпус с цилиндрической полостью, размещенный в полости корпуса поворотный сердечник, продольный запирающий элемент с планкой, установленный в сердечнике с возможностью радиального из него выдвижения для взаимодействия с продольным пазом со скошенной кромкой в полости корпуса и подпружиненный в направлении к последнему, пластинчатые сувальды, установленные в сердечнике с возможностью перемещения вдоль его оси и имеющие рабочие и ложные вырезы в продольных ребрах для взаимодействия с планкой запирающего элемента, средство для возврата сувальд в исходное положение и нажимной ключ с торцовыми кодовыми выступами на его стержне для взаимодействия с сувальдами.
Недостатком данного технического решения является незначительный крутящий момент, выдерживаемый конструкцией механизма при попытках взлома путем сворачивания цилиндра цилиндрового механизма крутящим моментом, возможность высверливания сердечника ротора с последующим открытием замка отверткой, возможность взлома замка с помощью отмычек, т.к. имеется возможность находить положение пластинчатых сувальд, потому что замок обладает свойством тактильности, что облегчает взлом.
Известна комбинация цилиндрового замка и ключа [Евразийский Пат. №001840, опубл. 27.08.2001], содержащая корпус замка, поворачиваемый цилиндр замка, который расположен внутри корпуса замка и в котором имеется паз, комплект запирающих дисков, расположенных внутри цилиндра замка, и каждый из которых выполнен, по меньшей мере, с одной периферийной выемкой, определяющей открывающую комбинацию замка, и с отверстием для приема ключа, запорную планку.
Недостатком данного технического решения является незначительный крутящий момент, выдерживаемый конструкцией механизма при попытках взлома путем сворачивания цилиндра цилиндрового механизма крутящим моментом, слабая защита от несанкционированного открывания методом подбора ключа из-за низкой секретности замка в виду малого количества кодовых комбинаций, возможность высверливания цилиндрового механизма и открытия цилиндрового механизма отмычкой.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является цилиндровый замок с ключом [Пат. РФ №2068927, опубл. 10.11.1996], содержащий корпус и установленный в корпусе поворотный сердечник, в корпусе выполнены глухие отверстия, а в сердечнике соосные им и продольные оси отверстия, в которых расположены соответственно в глухих отверстиях подпружиненные запорные элементы, а в отверстиях сердечника разновеликие толкатели, закрепленный на нижнем торце сердечника поворотный элемент и ключ, имеющий головку с разновеликими торцовыми штырями для взаимодействия с толкателями сердечника.
Недостатком данного технического решения является незначительный крутящий момент, выдерживаемый конструкцией механизма при попытках взлома путем сворачивания цилиндра цилиндрового механизма крутящим моментом, слабая защита от несанкционированного открывания методом подбора ключа, из-за низкой секретности замка в виду малого количества кодовых комбинаций, возможность высверливания цилиндрового механизма и открытия цилиндрового механизма отмычкой.
Задача, на решение которой направлено техническое решение, заключается в повышении стойкости цилиндрового механизма замка к разрушающим и неразрушающим способам криминального вскрытия замка, повысить защиту от попадания в механизм посторонних материалов и агрессивных жидкостей, а также повысить устойчивость цилиндрового механизма замка к воздействию внешней среды (вода, пыль и т.д.).
Выполнение конструкции ротора 1 свободно вращающимся в цилиндре 3, с отсутствием в исходном состоянии механической связи с элементами, приводящими в движение засов, затрудняет возможность применения отмычек для вскрытия замка, использование метода бампинга и не позволяет использовать метод высверливания и сворачивания.
Выполнение конструкции замочных скважин цилиндрового механизма замка в виде отверстий 22 малого диаметра, в которых располагаются штифты-поводки 16, исключает возможность попадания в цилиндровый механизм посторонних материалов, агрессивных жидкостей, воды и пыли.
Данная задача решается цилиндровым механизмом замка, содержащим цилиндр 3, ротор 1, установленный в цилиндре 3, в роторе 1 установлен внутренний корпус 2 с возможностью продольного перемещения вдоль оси ротора 1, в котором установлены все остальные элементы цилиндрового механизма замка. В роторе 1 выполнен паз 19, а во внутреннем корпусе 2 отверстия продольные оси цилиндра 3, в которых расположены штифты-поводки 16, контактирующие при открывании с соответствующими штифтами 30 ключа, штифты-поводки 16 кинематически связаны с дисками 18, установленными с возможностью поворота вокруг своей оси вращения, на оси 21, жестко закрепленной во внутреннем корпусе 2, и имеющими пазы 24, при совпадении которых со стопором 14, внутренний корпус 2 получает возможность продольного перемещения, приводя таким образом в контакт поводок 8 с кулачком 10, перемещающий при повороте ротора 1 узел засова замка.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами.
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее изобретение, примера осуществления цилиндрового механизма замка с ключом.
На фиг. 1 показан цилиндровый механизм замка (разрез цилиндрового механизма двустороннего замка в закрытом состоянии).
На фиг. 2 показан цилиндровый механизм замка (разрез цилиндрового механизма двустороннего замка при нажатии открывающего ключа на штифты-поводки).
На фиг. 3 показан цилиндровый механизм замка (разрез цилиндрового механизма двустороннего замка при полном нажатии открывающего ключа, открывание замка).
На фиг. 4 показан внешний вид цилиндрового механизма замка.
На фиг. 5 показан разрез А-А цилиндрового механизма замка.
На фиг. 6 показан ключ для цилиндрового механизма замка.
На фиг. 7 показана фотография изготовленного цилиндрового механизма замка с ключом.
На фиг. 8 показана схема для расчета теоретического количества кодовых комбинаций цилиндрового механизма замка.
На фиг. 9 показана зона, в которой возможно расположение наружного края штифта-поводка 16.
Подробное описание изобретения
Цилиндровый механизм замка может быть использован в замках различного типа и габаритов. Как один из вариантов цилиндрового механизма замка рассматривается цилиндровый механизм замка, выполненный для врезных дверных замков стандартных размеров.
Предлагаемый вариант конструкции цилиндрового механизма замка с ключом представляет собой пример его реализации, но не исчерпывает всех возможных конкретных разновидностей его практического осуществления.
На фиг. 1 показан цилиндровый механизм замка (разрез цилиндрового механизма двустороннего замка в закрытом состоянии).
Цилиндровый механизм замка представляет собой цилиндр 3, в котором установлен ротор 1, имеющий возможность вращения вокруг своей оси, в крышке ротора 1 имеется паз 19, в который вставляется внутренний корпус ключа 32 при открывании замка. В закрытом состоянии ротор 1 свободно вращается в цилиндре 3. От осевого перемещения ротор 1 с одной стороны ограничен крышкой ротора, с другой стороны кольцом 7. Ротор 1 может иметь пазы 23 для облегчения сборки механизма. В роторе 1 располагается внутренний корпус 2, в крышке которого выполнены отверстия 22 под штифты-поводки 16. Внутренний корпус 2 имеет возможность перемещения вдоль оси ротора 1 и в закрытом состоянии крышкой плотно прижимается к крышке ротора 1. Пространственное положение внутреннего корпуса 2 относительно ротора 1 фиксируется стопором 14, расположенным в пазе 25 внутреннего корпуса 2 и жестко закрепленным в роторе 1. Лицевая плоскость внутреннего корпуса 2 плотно прилегает к внутренней части крышки ротора 1. Стопор 14 может быть другой конфигурации, не в виде пластины, а, например, в виде штифта. Паз 25 позволяет внутреннему корпусу 2 перемещаться вдоль оси ротора 1 и одновременно ориентирует внутренний корпус 2 относительно ротора 1 взаимодействуя со стопором 14. Пружина 5 возвращает в исходное положение внутренний корпус 2 после открывания замка, она опирается на площадку 6, жестко закрепленную в роторе 1. Поводок 8 имеет форму, позволяющую при повороте ротора 1 поворачивать кулачок 10. Поводок 8 расположен на оси 11, жестко зарепленной в площадке 13, и имеет пружину 12, облегчающую вхождение к контакт с кулачком 10. Поводок 8 перемещается в пазе, выполненном в площадке 9, жестко закрепленной в роторе 1. Кулачок 10 имеет паз 20, выполненный по форме поводка 8 с зазором.
Во внутреннем корпусе 2 располагаются штифты-поводки 16, кинематически связанные с дисками 18, установленными с возможностью поворота вокруг своей оси вращения и имеющими пазы 24, при совпадении осей которых со стопором 14, внутренний корпус 2 получает возможность продольного перемещения. Внутренний корпус 2 и ротор 1 выполняются сборными. В роторе 1 и внутреннем корпусе 2 для обеспечения собираемости и работоспособности цилиндрового механизма могут быть выполнены сквозные пазы, конструкция и расположение которых обуславливается конкретными компоновочными решениями. Кинематическая связь между штифтами-поводками 16 и дисками 18 может быть выполнена, например, в виде реечной передачи, в которой рейка конструктивно входит в состав штифта-поводка 16, а шестерня 17 в состав диска 18. Данные детали могут быть как цельными, так и сборными. Пружина 15 позволяет вернуть штифты-поводки 16 в начальное положение после открывания замка, она опирается на площадку 13, жестко закрепленную во внутреннем корпусе 2. Диски 18 устанавливаются во внутреннем корпусе так, чтобы обеспечивалось вращение вокруг своей оси, например на оси 21, жестко закрепленной во внутреннем корпусе 2. Втулки 27 и 28 обеспечивают правильное расположение дисков 18 вдоль оси 21.
Количество штифтов-поводков 16 и, соответственно, дисков 18 и штифтов ключа 30 может быть различным и выбирается исходя из вида и типа замка, размеров цилиндрового механизма, требуемой секретности замка, экономических и иных соображений.
Ключ цилиндрового механизма замка (см. фиг. 6) состоит из наружного корпуса ключа 29, подпружиненного внутреннего корпуса ключа 32, защищающего от повреждения штифты ключа 30 и вставляющегося в паз 19 при открывании замка.
Данный механизм работает следующим образом.
В закрытом положении ротор 1 свободно вращается в цилиндре 3 вокруг своей оси. Вращение ротора 1 не ограничивается никакими элементами замка. При этом пазы 24 дисков 18 повернуты относительно стопора 14 на некоторый угол и диски торцем жестко опираются на стопор 14, жестко связанный с ротором 1, внутренний корпус 2 заблокирован от перемещения.
При открывании замка ключ вставляется в паз 19 ротора 1, торец внутреннего корпуса ключа 31 упирается в крышку внутреннего корпуса 2. При надавливании на наружный копус ключа 29, подпружиненный внутренний корпус ключа 32 сдвигается и обнажает штифты ключа 30, которые надавливают на штифты-поводки 16. Перемещение штифтов-поводков 16 вызывает вращение дисков 18. При открывании штатным ключом, имеющим закодированные размеры штифтов ключа 30, происходит выравнивание пазов 24 дисков 18 относительно стопора 14, внутренний корпус 2 разблокируется (см. фиг. 2). При дальнейшем надавливании ключа внутрений корпус 2 перемещается вдоль оси ротора 1, перемещая поводок 8, при этом стопор 14 входит в пазы дисков 24 и при некотором повороте ротора 1 поводок 8 зацепляется с кулачком 10 (см. фиг. 3). Дальнейший поворот ротора 1 вращает кулачок 10, что приводит к открыванию замка.
Последовательность перемещений элементов цилиндрового механизма замка обеспечивается разной упругостью пружин 15 штифтов-поводков 16 и пружины 5 внутреннего корпуса 2.
На фиг. 4 показан внешний вид цилиндрого механизма замка, выполненного в двустороннем варианте.
Цилиндр 3 представляет собой корпус цилиндрого механизма замка, в котором размещаются остальные части механизма.
Кулачок 10 взаимодействует с испольнительными элементами замка.
Кольцо 7 ограничивает осевое перемещение ротора 1.
Паз 19 служит для размещения в нем внутреннего корпуса ключа 32 при открывании, поводки 30 которого воздействуют на штифты-поводки 16.
На фиг. 5 показан разрез, демонстрирующий вариант компоновки узла секретности цилиндрового механизма замка.
В цилиндре 3 располагается ротор 1, имеющий возможность вращения вокруг своей оси, но ограниченный от осевого перемещения. В роторе 1 располагается внутренний корпус 2, имеющий возможность осевого перемещения, но ограниченный от вращения вокруг своей оси. В роторе 1 и внутреннем корпусе 2 могут быть выполнены пазы для облегчения сборки механизма. Диски 18 расположены на оси 21 с возможностью вращения вокруг своей оси. От смещения вдоль оси 21 их ограничивают втулки 27 и 28, которые так же могут служить для точной настройки положения дисков 18.
На фиг. 6 показан ключ цилиндрового механизма замка.
Ключ цилиндрового механизма замка состоит из наружного корпуса ключа 29, в нем располагается подпружиненный внутренний корпус ключа 32, защищающий штифты ключа 30 от повреждения в нерабочем состоянии. При открывании внутренний корпус ключа 32 устанавливается в паз 19, что ориентирует положение штифтов ключа 30 относительно положения штифтов-поводков 16, и торцем внутреннего корпуса ключа 31 упирается в крышку внутреннего корпуса 2.
На фиг. 7 показана фотография изготовленного цилиндрового механизма врезного замка с ключом, опробованного в работе и показавшего работоспособность и надежность устройства.
Возможны различные варианты компоновки и изготовления цилиндрового механизма замка - односторонний и двухсторонний цилиндровый механизм, цилиндровый механизм с постоянным ключом врезного замка, накладные цилиндровые механизмы и т.д.
В соответствии с ГОСТ 5089-2011 к неразрушающим способам вскрытия замков относятся манипуляционный способ, при котором осуществляется прямое воздействие специальными инструментами на механизм секретности замка через ключевое отверстие, а также способ «бампинг» (Bumping), при котором вскрытие цилиндровых штифтовых механизмов осуществляется с помощью приспособления, изготавливаемого из ключевой заготовки или ключа конкретного замка.
Решение задачи повышения стойкости цилиндрического механизма замка к неразрушающим способам вскрытия замков достигается путем выполнения ротора 1, содержащего кодовые элементы, свободно вращающимся в цилиндре 3, с отсутствием в закрытом состоянии механической связи с элементами, приводящими в движение засов.
Отсутствие такой связи исключает использование свойства тактильности при взломе и дает цилиндровому механизму замка защиту от вскрытия замка отмычкой или с использованием метода бампинга, а также дает защиту от манипуляционного способа вскрытия (в том числе отмычкой), т.к. нет тактильных ощущений при манипуляциях, кроме того, измененный профиль скважин, выполненный в виде отверстий 22 малого диаметра, уменьшает свободу манипуляций.
Конструкция кодовых элементов в виде дисков 18, установленных продольно, обеспечивает большое количество кодовых комбинаций цилиндрового механизма замка (см. ниже) в зависимости от длины цилиндра, что практически исключает криминальное открывание замка путем подбора ключа.
В соответствии с ГОСТ 5089-2011 разрушающие способы вскрытия замков подразделяют на способы с минимальным разрушением и со значительным разрушением.
К способам вскрытия с минимальным разрушением относятся различные виды сверления с целью разрушения конкретной детали либо механизма секретности или сверления с целью доступа в зону фиксации и привода засова в обход механизма секретности.
Способами вскрытия со значительным разрушением являются:
- высверливание механизма секретности (цилиндра) цилиндрового механизма;
- сворачивание цилиндра цилиндрового механизма крутящим моментом;
- разрушение кодового механизма сувальдного замка «свертышем» и др.
Свободное вращение ротора 1 в цилиндре 3 не позволяет использовать метод высверливания и сворачивания, кроме того, изготовление дисков 18 из высокопрочного материала или термообработанной легированной стали делает метод высверливания еще более трудноосуществимым.
Отверстия 22 закрыты штифтами-поводками 16, что исключает внедрение во внутренний корпус 2 посторонних материалов и агрессивных жидкостей.
Выполнение конструкции замочных скважин цилиндрового механизма замка в виде отверстий 22 малого диаметра, в которых располагаются штифты-поводки 16, тем самым исключая попадание воды и пыли, позволяет повысить устойчивость цилиндрового механизма замка к воздействию внешней среды.
Теоретическое количество кодовых комбинаций цилиндрового механизма замка N вычисляют по формуле (см. ГОСТ 5089-2011):
a
N=n,
где а - количество кодовых деталей в механизме секретности замка, в нашем случае это количество штифтов-поводков 16;
n - количество отличных друг от друга кодовых деталей для конкретного механизма секретности, в нашем случае это количество позиций паза 24 на диске 18.
Так, для цилиндрового механизма замка, показанного на фиг.7
a=4, n=41.
Теоретическое количество кодовых комбинаций цилиндрового механизма замка составит:
4
N=41=2825761.
Количество позиций паза 24 на диске 18 оценивается следующим образом (см. фиг. 8).
Рассмотрим вариант механизма, у которого диски 18, установленные на оси 21, имеют размер диаметра 10 мм, паз 24 шириной 2,25 мм, стопор 14 толщиной 2 мм и гарантированный зазор 0,25 мм между пазом 24 и стопором 14.
Блокирование дисков 18 происходит в 2 положениях, когда происходит касание края паза 24 тела стопора 14, при этом диск 18 имеет возможность повернуться на угол β. Между этими положениями диск 18 разблокирован.
Угол β зависит от максимальных зазоров в месте контакта диска 18 и стопора 14. Если угол поворота диска 18 будет больше угла β произойдет касание стопора 14 или одним или другим краем паза 24.
Максимальные зазоры зависят от точности изготовления деталей и для варианта, показанного на фиг. 8, составят:
0,25+0,25+0,25=0,75 мм, где 0,25 мм - поле допуска стопора 14, 0,25 мм - поле допуска паза 24, 0,25 мм - гарантированный зазор.
Максимальное количество кодовых комбинаций считаем при повороте диска 18 на 360 градусов.
При повороте диска 18 на 360 градусов наружный край паза 24 пройдет расстояние, равное π*D=31,4 мм.
Для примерной оценки считаем, что длина дуги, соответствующей углу β, равна 0,75 мм.
Тогда теоретическое количество количество позиций паза 24 на диске 18 составит:
31,4/0,75=41,87, т.е. 41 позицию.
При этом в стандартном цилиндрическом механизме для врезного замка штифты-поводки 16 могут располагаться в пределах площадки, размеры которой можно оценить как 12*12 мм (см. фиг. 9).
Каждый штифт-поводок может располагаться на площадке размером 5*12 мм max.
Тогда для варианта исполнения цилиндрового механизма замка, показанного на фиг. 7, при диаметре наружного края штифтов-поводков 16 ф=2 мм по оси X количество положений составит:
5-2/0,75=4.
По оси Y количество положений составит:
(12-2)/0,75=13,33, т.е. 13.
Здесь 0,75 состоит из 0,25 мм допуск отверстия под штифт, плюс 0,25 мм допуск диаметра штифта, плюс 0,25 гарантированный зазор.
Допуски взяты по 9 квалитету в соответствии с ГОСТ 5089-2011.
Каждый штифт может иметь 13*4=52 позиции.
Тогда, с учетом диаметра наружного края штифта-поводка 16 Ф=2 мм каждый из штифтов-поводков 16 может занять не менее 65 позиций.
a
N=n, где a=4, n=52.
4
N=52=7311616.
Кроме того, надо отметить, что варьироваться может количество штифтов-поводков 16, в зависимости от конкретного варианта исполнения цилиндрового механизма, а также размеры и форма отверстий 22, и, соответственно, штифтов ключа 30, что еще больше увеличивает количество комбинаций.
Таким образом, заявляемый цилиндровый механизм замка имеет значительное количество кодовых комбинаций.