张喆

【摘 要】主从钥匙类型锁具目前在宾馆、企业、办公楼以及家庭中应用广泛。本文对主从钥匙类型锁具的发展进行了全面的数据统计以及分析，总结了与主从钥匙类型锁具相关的国内外专利的申请趋势、申请人地域分布以及重要技术分支，并从中得到主从钥匙类型锁具的技术发展趋势，对企业的技术研发方向以及专利布局有着一定的借鉴意义。

【关键词】主从钥匙；弹子锁；技术发展

【Abstract】Master-key type locks are now widely used in hotels， enterprise， office building and houses. The paper makes comprehensive statistical data and analysis in the development of master-key type locks，also sums up the main trends of domestic and foreign patent applicant、geographical distribution and important branches of technology of master-key type locks. The paper obtains the development trends of master-key type locks， it has a certain significance for the technology research and development direction of enterprise.

【Key words】Master key； Cylinder lock； Technical development

0 前言

随着世界经济的发展以及交通的日益发达，工厂及旅馆不断增多，由于工厂和旅馆中配备有大量的门锁，管理者或经营者往往需要准备和携带大量不同的钥匙才能打开不同门锁以进行经营管理，这样使得工厂和旅馆的管理显得十分不便。因此，“一把钥匙只能开一把锁”的传统锁具不再能满足工厂和旅馆管理经营者的需求，主从钥匙类型锁具便应运而生。

1870年US101564A文献首先提出在凸轮转片锁中实现主从钥匙功能，该文献在转片上设置不同高度缺口，使锁栓可分别在两个不同高度的缺口之间滑动以解锁，主从钥匙将转片提升不同的高度，从而达到一把主钥匙（master-key）能打开不同锁的技术效果。1888年US387833A文献首先提出在圆筒弹子锁中实现主从钥匙功能，该文献在圆筒中设置呈V型的两排弹子，主从钥匙分别提升不同的弹子组，从而达到一把主钥匙能打开不同锁的技术效果。1892年US466918A文献首先提出在圆筒叶片锁中实现主从钥匙功能，该文献通过对叶片中心插孔形状和尺寸的改进，使主从钥匙分别在不同方向上解锁叶片，从而达到一把主钥匙能打开不同锁的技术效果。1976年US4068507A文献首先将电机控制与机械锁芯结合实现主从钥匙功能，通过操作电机设置钥匙权限，从而达到设置权限后，从钥匙无法继续开锁的技术效果。1990年US4979383A文献首先通过电子编码卡实现主从钥匙功能。1994年GB227314A文献通过在锁内设置微动开关，利用钥匙侧面的凹凸牙花触碰微动开关的方式实现主从钥匙功能。1996年DE19612821A1文献首先通过电子芯片的方式赋予机械锁不同的权限。可以看出，主从钥匙类型锁具的发展趋势与锁具的整体发展趋势一致，即小型化、高安全性、高保密性，而智能锁具逐渐替代机械锁具成为目前发展的主要趋势。

1 主从钥匙类型锁具国内外发展概况

图2示出了主从钥匙类型锁具的全球专利申请趋势，大致可分为四个时期，第一时期为1870-1909年，该阶段专利申请量较小且基本稳定，此时说明主从钥匙类型锁具的研究刚刚处于起步阶段，申请量比较少；第二时期为1910年至1949年，在第二时期的第一个十年，主从钥匙类型锁具有了井喷式的发展，随之而来的是申请量的逐步减少，说明经过前十年的发展，主从钥匙类型锁具已经发展到一个较为成熟的阶段，对该类型的改进和创新放缓了脚步；第三时期为1950年至1989年，主从钥匙类型锁具的全球申请趋势呈现稳中有升得趋势，这说明经过上一个技术较为成熟的阶段，该项技术的研究人员逐渐寻求到了新的突破口，随着20世纪70年代微电子技术的应用，出现了越来越多的机电一体化的锁具申请，1970-1979年间的专利申请增幅明显；第四时期为1990年至今；由于我国专利法于1985年开始实施，因此，中国申请人于这一时期登上了历史舞台，在第四时期内，我国申请人对全球专利申请量起到了推动性的作用，同时，大量电控锁、磁控锁、指纹锁、电子卡片锁等智能锁的出现，也使得这一时期的专利申请量得到了迅猛发展。

由图3中可以看出，申请量较大的国家为美国、中国及德国，其中美国更是占据了该领域锁具的半壁江山。我国的专利申请虽然出现的较晚，但是随着近年来突飞猛进式的发展，在该领域的专利申请中也已经占有了一席之地。由图4中可以看出，在20世纪20年代之前，美国申请人的申请量占据着绝对优势，而在1920年至1989年期间，由于英国、德国以及以瑞典、瑞士、荷兰等为代表的其他区域申请人的增多，美国申请人所占的比重逐步减少；而自1990年至今，中国申请人已成为了该领域的主要申请人。

由图5可以看出，圆筒弹子锁的占比58%位居第一，凸轮转片锁作为传统的锁具结构，专利申请量占比21%位居第二位；近年来迅猛发展的智能锁和圆筒分别位居三、四位。

由图6可以看出，2002年以前属于我国的技术发展萌芽期，专利申请量较小且总体增幅比较平稳；自2002年以后增幅较为明显，尤其是自2008年以后有较为明显的增长。从图7中可以看出，申请量较大的省市通常集中于珠三角、长三角等东部沿海地区以及台湾、北京、上海等等，这些均是国内较为发达的地区，而浙江、广东两省拥有众多锁具企业，这也对该项技术的发展提供了有力的支持。由图8可以看出，圆筒弹子锁的占比47%位居我国专利申请的第一位，圆筒叶片锁，专利申请量占比22%位居第二位；以智能锁位代表的其他类型锁具占比26%位居第三位，而传统的凸轮转片锁仅占比5%位于末位。究其原因，首先是由于我们专利申请起步较晚，当1988年我国出现主从钥匙类型锁具时，该技术已经发展的较为成熟，而传统的凸轮转片锁由于其安全性较低等缺陷早已被市场所淘汰，因此凸轮转片锁在我们的占比很低，当由于圆筒弹子锁此时已成为使用最为广泛的机械锁，因此圆筒弹子锁自然而然成为锁具领域技术人员的重点研发改进对象。

2 主从钥匙类型圆筒弹子锁具的发展路线

圆筒弹子锁是目前使用最为广泛的机械锁具类型，1888年US387833 A文献首先提出利用V型弹子结构实现同一钥匙可开不同锁具的功能。1889年US414720 A文献提出在圆筒弹子锁原有的内外锁芯之间增加一套筒，主从钥匙分别驱动内锁芯和套筒以实现上述功能，这一结构的锁具日后成为了圆筒弹子结构主从钥匙类型锁具的主流结构。日后很长的一段时间，圆筒弹子锁的发展集中在通过各种不同的结构实现一把主钥匙可以打开不同锁具的功能，如1892年US469950A文献提出将两组弹子内部相连；1911年US1069734A文献提出前后分段的内锁芯结构等。而面对从钥匙丢失或旅馆旅客未归还从钥匙时，该类型锁具可能被不法分子使用从钥匙开启，存在安全隐患这一技术问题时，1912年US1032920A文献提出的双锁舌、双锁筒结构；1912年US 1085828A文献提出的斜舌、方舌的双锁舌结构；1928年US1788834A文献提出在内锁芯末端设置限位结构，限制从钥匙的转动，使得从钥匙只能解锁斜舌，而主钥匙可以自由转动继而解锁方舌。然而，以上结构的锁具存在如下技术问题：强行转动从钥匙时会导致从钥匙断在锁孔内影响锁具的正常使用。为了解决该技术问题，1924年US1645298A文献提出设置空转机构，使得从钥匙才无法打开锁具的同时空转。在1920至1950这段时期，通过限制从钥匙转动角度的方式实现主从钥匙功能成为了圆筒弹子锁的重点。20世纪70年代，微电子技术广泛应用，这一技术也逐渐出现在了圆筒弹子锁中，1976年US4068507A文献中首次将电机控制应用于圆筒弹子锁中，通过电机控制限位销移动，使得从钥匙无法继续开启。而提高锁具安全性和使用便捷性始终是锁具发展的重点，1965年US3348392A提出可便捷的改变弹子排列以重新编码，使得在钥匙丢失后，无需更换锁具；1972年US3738136A 文献中将弹子轴向布置，并在主钥匙设阶梯状凹槽，以克服弹子径向布置时已被技术性开启的缺陷；1974年DE2433918A1文献将两排弹子垂直于钥匙侧面设置，而钥匙分为两半，每一半分别与一排弹子配合，只有同时插入两半钥匙方能开启；1980年DE3010418 A1文献通过设置三向弹子的方式提高编号数量从而提高安全性；2012年US2013192320 A1文献通过设置四向弹子的方式提高编号数量从而提高安全性。目前，复合式机械锁具也已成为锁具发展的热点，2004年TWM259038U文献在锁具中同时设置轴向弹子和叶片；2013年CN203514999U文献在锁具中同时设置径向弹子和叶片。

3 结语

本文分析了主从钥匙类型锁具的国内外专利申请趋势，以及技术分布，并针对圆筒弹子锁的发展路线做了进一步的分析。基于如上分析可以看出，主从钥匙类型锁具在经历了19世纪80年代至21世纪初的从无到有、从萌芽到飞速发展的阶段后，目前主从钥匙类型锁具技术逐渐走向了成熟。虽然该类型锁具的发展已相对较为成熟，但仍有锁具领域的科技工作者、企业以及个人为克服现有主从钥匙类型锁具的各种缺陷，设计出多种多样的主从钥匙类型锁具。目前，主从钥匙类型锁具在宾馆、工厂、办公楼以及家庭中应用广泛，高安全性、高防盗性以及使用便捷性成为该类型锁具所要结果的主要技术问题，因此具有高安全性、高防盗性的叶片锁及智能锁成为了主从钥匙类型锁具的发展趋势所向。

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[责任编辑：杨玉洁]