ЗАМОК
LOCK

Область техники
Изобретение относится к производству замков, а более конкретно - к устройству ключевых замков с кодовыми пластинами (цугальтами). Изобретение может найти применение, например, для запирания разного рода шкафов, сейфов, хранилищ, чемоданов, дверей, для механической блокировки различных устройств, и иное, тому подобное.
Уровень техники
Несмотря на большое разнообразие предложенных замков с вращающимися цилиндрами, запираемыми штифтами, дисками и другими кодовыми элементами; замков кодонаборных, открываемых без употребления ключа; наконец, самых разнообразных конструкций замков, включая электронные, лазерные, биометрические и прочие, замки с кодовыми пластинами (цугальтами, с немецкого Zuhaltung - стопор, задержка) сохранили до настоящего времени особое значение. Цугальтные замки имеют ряд преимуществ перед прочими: их кодовые и кодовоспринимающие элементы находятся в глубине, за защитой полотна двери и броневых накладок, что затрудняет их высверливание и манипуляцию отмычками; цугальты могут выполнены достаточно массивными и прочными при сохранении разумных габаритов замка; ремонт замка, включая перебор кодовых пластин и смену кода замка, прост и доступен специалисту любой квалификации. Известные конструкции замков с цугальтами за последнее столетие не претерпели принципиальных изменений.
В общем виде известные конструкции [1, 2] включают корпус, в котором по направляющим перемещается ригель, подпружиненные кодовые пластины (цугальты), выполненные с возможностью возвратно-поступательного или возвратно-вращательного движения, которые в отпущенном состоянии блокируют движение ригеля посредством выступов, взаимодействующих со стойкой. Когда же в замке поворачивают ключ, этот последний зубцами своей бородки перемещает цугальты так, что благодаря разной высоте зубцов бородки каждая цугальта занимает такое положение, что ее выступы освобождают стойку, и ригель получает свободу перемещения. При дальнейшем повороте ключа один из зубцов его бородки продвигает ригель, открывая или закрывая замок. В одном известном варианте конструкции [3] цугальты с их кодовыми выступами вращаются вокруг оси, присоединенной к корпусу, а стойка прикреплена к ригелю. В другом известном варианте [4], напротив, ось и вращающиеся на ней цугальты прикреплены к ригелю, а стойка - к корпусу. С точки зрения секретности и прочности эти варианты в основном эквиваленты. Второй вариант позволяет несколько уменьшить габариты замка.
Усовершенствования в конструкции цугальтных замков направлены на повышение сопротивления как против интеллектуального взлома (путем манипуляции отмычками), так и против силового взлома. Так, конструкция замка [5] содержит корпус с крышкой, ригель с закрепленной на нем кодовоспринимающей стойкой, подпружиненные кодовые пластины, установленные со стороны стойки ригеля с возможностью их перемещения в поперечном направлении относительно перемещения ригеля. Для повышения стойкости против интеллектуального взлома замок снабжен подпружиненной блокирующей пластиной, выполненной с устройством управления ее перемещением и расположенной с внешней стороны замка, с возможностью перекрытия замочной скважины после первого и до последнего полуоборотов ключа, занимающего в этот период положение в пазу, выполненном в средней части замочной скважины. Это усовершенствование усложняет манипуляцию простыми крючкообразными отмычками, но при помощи специального инструмента в виде соосно выполненных отмычек, вводимого в центральное отверстие скважины, взлом возможен. Кроме того, замок нестоек против силового взлома. Так, при отжатии ригеля самым слабым местом оказывается кодовоспринимающая стойка, которая деформируется или срезается, освобождая ригель.
В другой известной конструкции [6] замок содержит корпус с крышкой, внутри которого расположена кодовая часть, выполненная в виде ригельной пластины с отогнутым основанием, к которому приварены четыре стержня засова из калиброванной стали диаметром, превышающим 20 мм, а также в виде двенадцати подпружиненных кодовых пластин, установленных по шесть с обеих сторон ригельной пластины с возможностью их перемещения в поперечном направлении относительно перемещения ригельной пластины, в кодовых пазах кодовых пластин размещена кодовоспринимающая стойка, закрепленная на ригельной пластине, на корпусе с одной боковой стороны в зоне кодовой части закреплена бронепластина, причем общая длина стержней засова выполнена не менее 70 мм, величина вылета их в рабочем состоянии выполнена не менее 40 мм, а один из стержней засова выполнен со средством защиты от перепиливания, состоящим из термически упрочненного стрежня и шарика, расположенных в канале стержня со свободной его стороны с возможностью вращения относительно продольной оси, при этом зубцы ригельной пластины, захватываемые ключом, выполнены скошенными и с локальными участками ослабленной прочности с возможностью их разрушения при приложении усилий, превышающих усилие от ключа. Описанная конструкция позволяет повысить стойкость к силовому взлому благодаря рациональному выбору материалов и размеров конструктивных элементов. Конструкция ригеля повышает стойкость к его перепиливанию. Исполнение зубцов ригеля, захватываемых ключом, с участками ослабленной прочности, предотвращает силовое перемещение ригеля свертышем. Однако стойкость замка к отжатию ригеля невысока: она полностью определяется сопротивление кодовоспринимающей стойки к изгибу и срезу, поскольку участки стойки, удерживаемые выступами кодовых пластин, выполнены консольными, а сопротивление консоли изгибу невелико.
Известна конструкция цугальтного замка с поворотными цугальтами [7]. Замок содержит на общей оси множество поворотных цугальт, взаимодействующих каждая с отдельным зубцом бородки ключа. При этом участки цугальт, взаимодействующих с разными по радиусу зубцами бородки ключа, на участке между входным и выходным выступами, выполнены идентичными друг другу. Это делает считывание кода замка отмычками или иными инструментами через замочную скважину весьма затруднительным. Однако стойкость этого замка против силового взлома ограничена прочностью кодовоспринимающей стойки, которую нельзя выполнить очень широкой и прочной.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому положительному результату является конструкция секретного замка для сейфа Carl Wittkopp GmbH & Со KG [8]. В корпусе замка расположен ригель с прикрепленной к нему кодовоспринимающей стойкой. Свободному движению стойки препятствуют несколько параллельно расположенных цугальт, которые выполнены с возможностью вращения вокруг общей оси, прикрепленной перпендикулярно к корпусу. При повороте ключа он зубцами своей бородки воздействует на цугальты, причем под действием ключа цугальты занимают положение, при котором пазы их лобовой части образуют общий канал для прохода кодовоспринимающей стойки ригеля. После этого при дальнейшем повороте ключа один из зубцов бородки ключа отодвигает ригель. Для повышения надежности замка как минимум одна из цугальт выполнена как блокирующая. При отклонении эта последняя приводит в действие механизм, блокирующий движение всех остальных цугальт. Этот замок, однако, недостаточно устойчив против силового взлома, главным образом, из-за малого сечения кодовоспринимающей стойки, которая и может быть сломана силовым воздействием на ригель. Стойка не может быть сделана достаточно широкой из-за того, что она должна проходить в паз, расположенный в одной из кодовых позиций цугальты. Увеличение ширины стойки и паза уменьшит количество кодовых позиций и снизит секретность замка. Постоянное вращение цугальт вокруг общей оси способствует истиранию как этой последней, так и отверстий цугальт, что приводит к появлению люфтов; эти последние влекут понижение прочности и безотказности замка. При взломе замка силовым воздействием на ригель усилие передается по сложной цепи: от ригеля - к кодовоспринимающей стойке, от стойки - к цугальтам, от цугальт - к оси, от оси - к корпусу, от корпуса - к силовым элементам двери. Эта длинная цепь содержит слабые звенья: стойку и ось, кои более других деталей подвергаются износу трением и ломаются при силовом воздействии.
Раскрытие изобретения
Целью заявляемого изобретения является повышение сопротивления замка против силового взлома, упрощение конструкции и повышение безотказности замка.
Техническим результатом, который достигается заявляемой конструкцией, является повышение сопротивления замка против силовых воздействий на ригель, одновременно уменьшение количества подвижных деталей замка и исключение кинематических пар вращения из силовой цепи ригель - силовые элементы двери.
Технический результат достигается тем, что замок включает корпус с ключевой скважиной и с соединенными с корпусом направляющими стойками, как минимум одна из которых является кодовоспринимающей. Ключ с бородками размещен в корпусе с возможностью вращения и с возможностью извлечения из замка. В корпусе также размещен ригель с отверстием для ключа, с возможностью возвратно-поступательного движения перпендикулярно оси вращения ключа. Ригель имеет сквозной паз, ось которого перпендикулярна направлению движения ригеля. В этом пазу размещена как минимум одна кодовая пластина (цугальта), образующая с ригелем низшую кинематическую пару, с возможностью ее возвратно-поступательного движения относительно ригеля в направлении, перпендикулярном направлению движения ригеля в корпусе и перпендикулярном оси вращения ключа. Каждая кодовая пластина (цугальта) имеет как минимум один кодовый выступ, выполненный с возможностью взаимодействия с кодовоспринимающей стойкой, и отверстие, боковая поверхность выполнена с возможностью взаимодействия при повороте ключа как минимум с одним зубцом одной бородки ключа.
То, что кодовоспринимающая стойка (стойки) соединена непосредственно с корпусом и что цугальты размещены в пазу ригеля и образуют с ним низшую кинематическую пару, является новым по сравнению с прототипом. Это позволяет уменьшить количество подвижных деталей замка и исключить кинематические пары вращения из силовой цепи ригель - силовые элементы двери. Усилие на ригель передается сразу же цугальтам и от них - кодовоспринимающим стойкам, корпусу и силовым элементам двери. Все это в совокупности позволяет повысить сопротивление замка против силовых воздействий на ригель. Таким образом, вследствие новой совокупности существенных признаков конструкции достигается заявляемый технический результат.
В частном случае осуществления изобретения замок содержит дополнительно как минимум одну пружину, предназначенную для возврата кодовых пластин (цугальт) в исходное положение после извлечения ключа и/или направляющий штифт, расположенный по центру ключевой скважины и соединенный с корпусом.
В частном случае осуществления изобретения ригель содержит две симметрично расположенные соединительные планки, между которыми расположен паз для размещения кодовых пластин (цугальт), и/или ригель содержит элементы из высокопрочного материала, размещенные между соединительными планками.
В частном случае осуществления изобретения корпус и кодовоспринимающие стойки имеют сквозные отверстия, предназначенные для крепления замка к несущей конструкции, например к дверному полотну или к ребрам жесткости двери. Это позволяет повысить сопротивление силовому воздействию, поскольку усилие от ригеля через цугальты передается на кодовоспринимающие стойки, а от них непосредственно к силовым элементам двери. Из силовой цепи исключен корпус замка.
В частных случаях осуществления изобретения поверхность как минимум одной кодовоспринимающей стойки имеет пазы, выполненные с возможностью взаимодействия с ответными зубцами на кодовых пластинах (цугальтах), или наоборот, поверхность как минимум одной кодовоспринимающей стойки имеет зубец, выполненный с возможностью взаимодействия с ответными пазами на кодовых пластинах (цугальтах). Это позволяет повысить стойкость замка против интеллектуального вскрытия путем манипуляции отмычками.
1
2
В частном случае осуществления изобретения отверстие кодовой пластины (цугальты), боковая поверхность которого при повороте ключа взаимодействует с бородками ключа, имеет две параллельные грани, предназначенные для одновременного взаимодействия при повороте ключа с зубцами противоположных бородок ключа; поверхность зубца бородки ключа, предназначенная для взаимодействия с боковыми сторонами отверстия кодовой пластины (цугальты), выполнена в форме части боковой поверхности цилиндра, ось которого совпадает с осью вращения ключа; а радиусы r и r цилиндрических поверхностей зубцов противоположных бородок ключа, предназначенных для взаимодействия с противоположными боковыми сторонами отверстия кодовой пластины (цугальты), удовлетворяют выражению
1
2
r+r=d+δ,
где d - расстояние между противоположными параллельными гранями отверстия кодовой пластины (цугальты), м;
δ - зазор между ключом и гранями отверстия кодовой пластины (цугальты), м.
Все это позволяет добиться плавной и безударной работы замка, причем без использования пружин, что позволяет создать жаростойкую конструкцию замка.
В частном случае осуществления изобретения максимальная ширина кодовых пластин (цугальт) больше, чем расстояние между направляющими стойками.
v
В частном случае осуществления изобретения замок содержит две кодовоспринимающие стойки, одновременно служащих направляющими для ригеля, а расстояние b между кодовыми выступами кодовой пластины (цугальты) не больше, чем
<mrow><msub><mi>b</mi><mrow><mi>V</mi><mi>max</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>B</mi><mo>−</mo><mi>α</mi><mo>+</mo><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>B</mi><mo>−</mo><mi>α</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mn>4</mn><mo>⋅</mo><mi>l</mi><mo>⋅</mo><mi>β</mi></mrow></msqrt></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
,
где В - расстояние между кодовоспринимающими стойками, м;
α - зазор между ригелем и кодовоспринимающими стойками, м;
β - зазор между кодовой пластиной (цугальтой) и пазом ригеля, м;
l - длина плеча кодовой пластины (цугальты) между осью вращения ключа и кодовоспринимающей стойкой, м.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 приведена схема простейшей конструкции замка по заявляемому изобретению: а - фронтальный разрез в запертом состоянии; б - профильный разрез в запертом состоянии; в - фронтальный разрез в отпертом состоянии; г - профильный разрез в отпертом состоянии.
На фиг.2 изображена схема конструкции замка по заявляемому изобретению с восемью цугальтами различной конфигурации и ключом сложного профиля: а - профильный разрез в запертом состоянии; б - фронтальный разрез в запертом состоянии; в - профильный разрез в положении, соответствующем моменту начала движения ригеля; г - фронтальный разрез в положении, соответствующем моменту начала движения ригеля.
На фиг.3 изображена схема расчета размерной цепи ригель - цугальта - кодовоспринимающие стойки с учетом необходимых зазоров.
На фиг.4 изображена схема взаимодействия секторных бородок ключа с параллельными гранями отверстия цугальты.
На фиг.5 изображены варианты конструкции ригеля: а - составной ригель из соединительных планок и клепаных высокопрочных элементов; б - составной ригель из соединительных планок, приварных (на электрозаклепках) высокопрочных элементов и высокопрочных элементов, выполненных с возможностью вращения.
На фиг.6 изображены варианты сечения кодовоспринимающих стоек: а - с пазами на стойке и зубцом на цугальте; б - с зубцом на стойке и пазами на цугальте.
На вышеперечисленных фигурах использованы следующие обозначения:
1 - корпус замка;
2 - ключевая скважина;
3 - направляющий штифт;
4 - ригель;
5 - фасонный вырез в ригеле;
6 - кодовая пластина (цугальта);
7 - отверстие в цугальте для ключа;
8 - направляющая стойка;
9 - кодовоспринимающая стойка;
10 - пружина;
11 - ключ;
12 - ограничительный выступ;
13 - отверстие для крепления замка;
14 - соединительная планка ригеля;
15 - высокопрочный элемент ригеля;
16 - заклепка;
17 - высокопрочный элемент ригеля, выполненный с возможностью вращения;
18 - электрозаклепка;
19 - зубец цугальты;
20 - паз кодовоспринимающей стойки;
21 - зубец кодовоспринимающей стойки;
22 - паз цугальты;
а
а
,  - боковые стороны цугальты;
b, b - кодовые выступы цугальты;
В - расстояние между кодовоспринимающими стойками;
R
b - ширина ригеля;
α - зазор между ригелем и кодовоспринимающими, направляющими стойками;
β - зазор между цугальтой и пазом ригеля;
V
b - расстояние между кодовыми выступами цугальты;
l - длина плеча кодовой пластины (цугальты) между осью вращения ключа и кодовоспринимающей стойкой;
d - расстояние между противоположными параллельными гранями отверстия цугальты;
1
2
r, r - радиусы боковой поверхности зубцов противоположных бородок ключа, взаимодействующих с одной и той же цугальтой;
δ - зазор между бородками ключа и противоположными сторонами отверстия цугальты;
θ - угловая ширина бородок ключа.
Осуществление изобретения
Пример осуществления заявляемого изобретения показан на схеме фиг.1. Замок включает коробчатый корпус 1 с ключевой скважиной 2 и направляющим штифтом 3. Ригель 4 размещен в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения. Ригель имеет фасонное отверстие 5 для ключа. Кодовая пластина (цугальта) 6 свободно скользит в пазу ригеля перпендикулярно направлению его движения. Цугальта имеет отверстие 7. Направляющие стойки 8 и кодовоспринимающие стойки 9 прикреплены к корпусу. Пружины 10, свободно размещенные в корпусе, удерживают цугальту в исходном положении. Ключ 11 вставлен в замок и может вращаться вокруг оси направляющего штифта. Пределы вращения ключа ограничивает выступ 12 в фасонном отверстии ригеля. Отверстия 13 для крепления замка к двери или другой несущей конструкции проходят насквозь корпус и стойки замка.
а
а
а
а
Замок работает следующим образом. В исходном положении (фиг.1, а и б) пружины 10 удерживают цугальту 6, выравнивая ее боковые стороны ,  вдоль боковых граней ригеля 4. Кодовые выступы цугальты b, b выполнены со смещением относительно боковых сторон цугальты. Расстояние между боковыми сторонами цугальты ,  немного больше, чем расстояние между направляющими стойками 8, так что цугальты 6 упираются в направляющие стойки 8, исключая возможность движения ригеля 4 влево. Один из кодовых выступов упирается в кодовоспринимающую стойку 9, исключая тем самым возможность движения ригеля 4 вправо. Для отпирания замка (фиг.1, в и г) в него вставляют ключ 11 и поворачивают его. Зубец бородки ключа упирается в верхнюю боковую сторону отверстия 7 цугальты и, преодолевая усилие пружины 10, отодвигает цугальту 6 вверх до тех пор, пока кодовые выступы b, b не совместятся с краями кодовоспринимающих стоек. Тогда ригель 4 получает свободу движения. При дальнейшем вращении ключа 11 зубцы его бородки упираются в край фасонного отверстия 5 ригеля и отодвигают ригель, тем самым отпирая замок. Когда ригель полностью отодвинут, от дальнейшего вращения ключ удерживает выступ 12 в фасонном отверстии ригеля.
а
а
Замок с одной цугальтой обладает невысокой секретностью. Конструкция более секретного замка с большим количеством цугальт изображена на фиг.2. Каждая из цугальт 6 свободно скользит в пазу ригеля. Движение цугальт ограничено только пружинами, размещенными в корпусе. В исходном положении (фиг.2, а и б) все цугальты выровнены, действием пружин, по боковым сторонам ,  вдоль боковых граней ригеля. При этом их отверстия находятся все друг напротив друга, обеспечивая возможность вставить и вынуть ключ. Кодовые выступы b, b, напротив, смещены у одних цугальт в одну сторону, у других в другую; так что одни цугальты упираются кодовыми выступами в одну кодовоспринимающую стойку, другие - в другую, и общим действием исключают возможность движения ригеля. Чтобы отпереть замок, в него вставляют ключ 11 и поворачивают его (фиг.2, в и г). Зубцы противоположных бородок ключа 1 взаимодействуют с противоположными боковыми сторонами отверстия каждой цугальты и, преодолевая действие пружин, смещают одни цугальты вверх, а другие - вниз. Размеры зубцов выбраны так, чтобы каждая цугальта была поставлена зубцами противоположных бородок ключа в положение, в котором кодовые выступы цугальты b, b как раз совмещаются с краями кодовоспринимающих стоек. При дальнейшем вращении ключа зубцы его бородки упираются в боковую сторону фасонного отверстия ригеля и отодвигают его.
R
R
V
V
V
V
V
Возможность беспрепятственного скольжения ригеля в корпусе и цугальт в пазу ригеля обеспечивается надлежащим выбором размеров, обеспечивающих посадку указанных деталей с гарантированным зазором. От рационального выбора зазоров зависит безотказность работы и секретность замка. Расчетная схема размерных цепей изображена на фиг.3. Если расстояние между кодовоспринимающими стойками 9 есть В, а ширина ригеля 4 есть b, то зазор между ригелем и стойками есть В-b=α. Цугальта размещена в пазу ригеля с зазором β. Это дает возможность цугальте перекоситься, максимально, на угол, тангенс которого есть β:b, где b - расстояние между кодовыми выступами. Если цугальта удерживается зубцами бородок ключа за среднюю часть по месту расположения оси вращения ключа, то боковое смещение ее кодовых выступов γ относительно ригеля при максимальном перекосе составит γ=l·β:b, где l - длина плеча между осью вращения ключа и кодовоспринимающей стойкой. Следовательно, максимально возможное смещение кодовых выступов относительно кодовоспринимающих стоек составит α+γ=α+l·β:b. Для безотказной работы замка необходимо, чтобы кодовые выступы цугальты проходили между кодовоспринимающими стойками при максимально возможном смещении. Для этого расстояние между кодовыми выступами b должно удовлетворять условию
V
V
b≤В-α-l·β:b.
V
Равенство после элементарных алгебраических преобразований приводит к квадратному уравнению для максимально допустимой величины b
Vmax
Vmax
2
b -(В-α)·b+l·β=0.
Решения этого уравнения есть
<mrow><msub><mi>b</mi><mrow><mi>V</mi><mi>max</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>B</mi><mo>−</mo><mi>α</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>B</mi><mo>−</mo><mi>α</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mn>4</mn><mo>⋅</mo><mi>l</mi><mo>⋅</mo><mi>β</mi></mrow></msqrt></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>b</mi><mrow><mi>V</mi><mi>max</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>B</mi><mo>−</mo><mi>α</mi><mo>+</mo><msqrt><mrow><msup><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>B</mi><mo>−</mo><mi>α</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mn>4</mn><mo>⋅</mo><mi>l</mi><mo>⋅</mo><mi>β</mi></mrow></msqrt></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
и
.
Поскольку ищется максимальная величина, за рабочее надо принять второе решение, которое дает больший результат.
Vmax
Vmax
Например, при α=β=0,1 мм, В=30 мм, l=25 мм решение дает b=29,82 мм, то есть замок будет работать безотказно, если расстояние между кодовыми выступами на 0,18 мм меньше, чем просвет между кодовоспринимающими стойками. При величине конструктивных зазоров α=β=0,2 мм расчет дает максимально допустимую величину b=29,63 мм. Как в первом, так и во втором случае зазор между кодовыми выступами цугальт и кодовоспринимающей стойкой не превосходит 0,5 мм, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 5089-97 для замков 3 и 4 класса.
V
2
6
8
Для надежного блокирования перемещения ригеля сдвиг кодовых выступов цугальт в исходном положении должен быть не менее величины В-b. При разумной величине конструктивных зазоров от 0,1 до 0,2 мм рационально принять сдвиг кодовых выступов от 1 до 5 мм с шагом 1 мм в одну сторону или столько же в другую, что дает в сумме 10 возможных кодовых положений каждой цугальты и 10 значений размера зубцов бородок ключа. Замок с двумя цугальтами обеспечит 10=100 комбинаций, что вполне достаточно для запирания мебельных и почтовых ящиков, чемоданов и межкомнатных дверей. Замок с шестью цугальтами для запирания входных дверей обеспечит 10=1000000 комбинаций, а замок с восемью цугальтами для запирания сейфов - 10=100000000 комбинаций.
Плавность работы замка обеспечивается отсутствием соударений кодовых выступов цугальт 6 с кодовоспринимающими стойками 9 при отпирании замка правильным ключом 11. Для этого необходимо, чтобы при входе кодовых выступов каждой цугальты в створ кодовоспринимающих стоек цугальты 6 перемещались только совместно с ригелем 4 в направлении его движения, оставаясь неподвижными относительно ригеля. Это зависит от формы бородки ключа 11, зубцы которой удерживают цугальты в нужном положении.
Должная форма зубцов бородки ключа 11 и их взаимодействие с боковыми сторонами отверстия цугальты 6 представлены на фиг.4. Условие плавной и безударной работы - неподвижность цугальты относительно ригеля - выполняется, если поверхность зубца бородки ключа, предназначенная для взаимодействия с боковыми сторонами отверстия цугальты, выполнена в форме части боковой поверхности цилиндра, ось которого совпадает с осью вращения ключа. Если угловая ширина бородок ключа есть θ, то их цилиндрическая поверхность начинает контактировать с боковой поверхностью отверстия цугальты, когда ключ не доходит до перпендикуляра к направлению движения ригеля на угол θ, контактирует при дальнейшем вращении ключа, и выходит из контакта, когда ключ зайдет за указанный перпендикуляр на угол θ. Таким образом, цугальта остается неподвижной, пока ключ поворачивают на угол 29. Если боковая поверхность зубца бородки ключа 11, взаимодействующего с фигурным отверстием 5 в планке ригеля 4, имеет радиус R, то ход ригеля при постоянном положении цугальты составит πRθ/180° (дуга окружности соответствующего радиуса с углом 2θ).
1
2
1
2
1
2
Если отверстие цугальты 6 выполнено так, что его боковая поверхность имеет две параллельные грани, каждая из которых при повороте ключа 11 одновременно взаимодействует с зубцами противоположных бородок ключа, то при повороте ключа на указанный выше угол цугальта будет установлена в нужное положение действием одного только ключа 11, без участия пружин 10. Следовательно, при такой конфигурации ключа и отверстий цугальт наличие пружин не обязательно. Это выгодно, так как стальным пружинам присущ порок - терять свои упругие свойства при нагреве до 600-800°С. Замок же указанной конструкции может быть сделан вполне жаростойким, если все его элементы выполнить из жаростойких сплавов. При этом, чтобы ключ 11 беспрепятственно проворачивался в замке, необходим малый конструктивный зазор 8 между бородками ключа и сторонами отверстия цугальты; таким образом, выходит, что радиусы r и r цилиндрических поверхностей зубцов противоположных бородок ключа 11, предназначенных для взаимодействия с противоположными боковыми сторонами отверстия цугальты 6, должны удовлетворять выражению r+r=d+δ, где d - расстояние между противоположными параллельными гранями отверстия цугальты 6. Величину d можно взять одинаковой для всех цугальт, а можно выбрать различной. В последнем случае ключ не подойдет к замку, если хотя бы для одной цугальты не будет выполнено условие r+r=d+δ, то есть это условие создает дополнительную свободу комбинаций и повышает степень секретности замка.
Рациональная конструкция ригеля показана на фиг.5, а. Для упрощения изготовления и рационального использования металла ригель выполнен составным; он содержит две симметрично расположенные соединительные планки 14, между которыми расположены вставные элементы 15 из высокопрочного материала, например из стали 65X13, предварительно термически обработанные; между этими элементами 15 оставлен свободным паз для размещения цугальт. Все эти детали соединены между собой заклепками 16.
На фиг.5, 6 показана усовершенствованная конструкция ригеля, с повышенной стойкостью против силового воздействия. Планка 14 выполнена П-образной, защищающей ригель со всех сторон. Вставной элемент 15 имеет полость, в которой свободно размещены, с возможностью вращения, один или несколько элементов 17 из высокопрочного материала, например шары или ролики, подобные используемым в подшипниках, из стали ШХ15, предварительно термически обработанные. Планка 14 соединена с вставными элементами. 15 при помощи электрозаклепок 18. Эта конструкция позволяет повысить стойкость ригеля против перепиливания, так как свободно вращающийся шар или ролик не поддается режущему воздействию инструмента.
Вариант конструкции замка с повышенной стойкостью к интеллектуальному вскрытию при помощи отмычек представлен на фиг.6. Как известно, при вскрытии замка отмычками, прежде всего одной отмычкой дают натяг ригелю, чтобы кодовые выступы цугальт прижались к кодовоспринимающей стойке, а потом другой отмычкой двигают цугальты, чтобы выровнять их кодовые выступы по краю кодовоспринимающей стойки. На фиг.6, а, представлен вариант исполнения цугальты 6 с зубцом 19 и по крайней мере одной кодовоспринимающей стойки 9 с пазами 20. Когда при натяге ригеля цугальта прижимается к кодовоспринимающей стойке, зубец попадает в паз, и движение цугальты становится невозможным. Особенно эффективно сделать зубцы на обоих краях цугальты и обе кодовоспринимающих стойки с пазами; расположить их так, что как только один зубец освобождается из паза одной стойки, другой зубец попадает в паз другой стойки. Другой вариант представлен на фиг.6, б. В этом случае как минимум одна кодовоспринимающая стойка 9 выполнена с зубцом 21, который может входить в пазы 22 цугальты 6. Действует эта конструкция аналогично описанной выше.
Промышленная применимость
Предлагаемая конструкция замка имеет ясное назначение, может быть осуществлена специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения.
Возможность осуществления специалистом на практике следует из того, что для каждого признака, включенного в формулу изобретения на основании описания, известен материальный эквивалент. Конструкция корпуса замка со стойками и направляющим штифтом, ригеля, цугальт, пружин и ключа ясна из описания и прилагаемых чертежей. Способы их выполнения (механическая обработка, штамповка, сварка) просты, известны и широко применяются в промышленности. Ключ описанной формы (с цилиндрическими боковыми поверхностями выступов, соосными оси вращения ключа) надо изготавливать не путем фрезерования, а токарной обработкой, поместив ключ в соответствующую диаметру его стержня оправку и зажав в патроне токарного станка. Это усложняет подделку ключа.
Возможность реализации заявленного назначения при осуществлении изобретения подтверждается приведенными примерами осуществления. Это относится и к любому из частных случаев заявляемого изобретения, характеризуемых зависимыми пунктами формулы изобретения.
Источники информации
1. Патент Финляндии №114329 / Haapaniemi J.; Lindstroem М.; Pihlaja О. - МПК Е05В 21/00, Е05В 25/02, опубл. 30.09.2004.
2. Патент Финляндии №83801 / Boudin Per-Olov (SE) - МПК Е05В 25/00, Е05В 15/14, опубл. 15.05.1991.
3. Заявка Великобритании №2480089 / Belcher С.Е. - МПК Е05В 21/00, Е05В 29/00, опубл. 09.11.2011.
4. Заявка Великобритании №2278393 / Árpád Egresits, László Marton. - МПК E05В 23/00, опубл. 30.11.1994.
5. Патент РФ на полезную модель №114082 / Компанец И.Н. - МПК Е05В 21/00, опубл. 10.03.2012.
6. Патент РФ на полезную модель №96596 / Компанец И.Н. - МПК Е05В 21/00, опубл. 10.08.2010.
7. Патент Германии №4236201 / Heinemann А. - МПК Е05В 21/00, Е05В 35/00, опубл. 28.04.1994.
8. Патент Германии №4226269 / Huttenlocher W. - МПК Е05В 21/00, Е05В 25/02, Е05В 35/12, опубл. 23.12.1993.