“J型锁芯”结构防盗锁的设计

蔡文亮（中山市伟豪家具有限公司，广东　中山　528400）



“J型锁芯”结构防盗锁的设计

蔡文亮
（中山市伟豪家具有限公司，广东中山528400）

摘要：本文以日常使用的机械弹子锁为对象，对其锁芯结构、开锁原理以及技术开锁方法进行阐述。分析了开锁原理，对机械锁芯结构进行了创新设计，提出“J型”锁芯结构。通过改变锁芯内部构造，隐藏锁芯最关键的弹柱，使开锁工具无法到达，提升了防盗性能，同时推进了锁芯结构类型多样化发展。

关键词：锁具设计；防盗性；J型结构

0　引言

锁是生活及生产中最常用的的防盗装置，其作用不可忽视。我国使用锁的历史非常悠久，从早期的木制锁、铜制锁到现在主要使用的机械弹子锁。锁具虽小，它却能反映出一个国家在铸造业、机械工业、五金制造业方面的技术水平，也是轻工业发展史和科学技术发展史的表现。因此，研究锁具结构及提升其防盗性能显得十分重要。弹子机械锁目前是世界上使用最普遍的一类锁，其价格低廉，能满足一般安全要求，受到消费者认可。机械锁开锁原理为“顶弹子式”开锁法，当锁芯上的上下弹子分界线刚好与锁栓、锁筒间的间隙对齐，便能转动锁芯从而将锁打开。技术开锁则是利用机械弹子锁的柱状锁孔，选用特殊工具进入到锁芯弹柱位置，然后利用开锁原理开锁。因此，将锁芯关键结构弹柱合理地隐蔽起来，是安全防盗关键所在。随着科技的发展和融合，出现了很多种类的电子智能锁，但是往往制作工序复杂，生产成本较高，难以被一般家庭接受。电子锁还可能出现磁性丢失或紊乱，芯片受潮失效等问题，并非普通消费者的首选。本文通过改良传统机械锁结构，提出“J 型锁芯结构”设计，推进锁芯结构多样性，提高防盗性能，促进机械锁更好地发展。

1　弹子机械锁开锁原理

1.1弹子机械锁锁芯组成结构

弹子机械锁锁芯由锁筒、锁栓、弹子（包括弹簧）以及外部钥匙组成。锁栓及锁体内都排布着一系列孔，并且上下逐个对应，具有一定的同心度。每上下对应的两孔内装入上下两个圆柱销，即上弹子和下弹子，是等底径但高度不一的圆柱体。当插入配套的钥匙，钥匙将弹子顶起，弹子间的缝隙与锁筒、锁栓间的缝隙齐平，锁栓与锁筒间就能相对转到，打开锁具。弹子组数的多少，影响开锁的复杂程度及锁具的安全性，一般一把锁一般有3～5组弹子。

1.2机械弹子锁开锁原理

钥匙上排布着几个参差不齐的齿，高度不一，且难有规则。配套的钥匙，其高低不同的齿正好对应锁芯内部长短不一的弹子组。当钥匙正确插入钥匙孔后，上下弹子接触面均位于同一平面且恰好与锁栓、锁筒的边缘面相切，此时旋转钥匙带动锁芯转动，锁舌收缩，从而将锁打开。但如果插入不配套的钥匙，由于“齿”的形状不同，造成内部一些弹子或高或低，卡住锁栓，无法转动，不能开锁。

2　弹子锁缺陷

（1）弹子锁缺陷及原因。目前使用的机械锁，尽管锁身形状多样，锁芯都是圆柱体。错位开锁法正是利用圆柱锁芯的漏洞。首先，弹子的外径必须小于弹孔内径一定尺寸，弹子才能在弹孔内上下自如，这样导致弹子与弹孔间存在可以移动的空隙。其次，锁栓使用到的面是凸圆面，在凸圆面上钻孔后导致该孔边缘的最高处低于原凸圆面最高位置，二者间形成间隙。这样，又给弹子增加了一定的活动空间。

（2）错位开锁法。正因为上面两个原因，导致弹子在弹孔内有自由移动空间，即便锁住的状态下，只要用工具插入钥匙孔用力扭转，锁栓仍可以扭转5°～15°。锁栓转动一定角度，会导致弹子与弹孔之间错位形成错位台阶，再用工具将所有弹子全部推入上端，借助扭力和错位阶面，在弹簧力推动下，下弹子回落、上弹子阻于内锁芯之外，实现了错位开锁。

3　“J型锁芯”结构设计

（1）设计要求。根据上面所提机械锁的缺陷，创新结构，增强其防盗性。同时，应该综合考虑开锁可靠性、生产实现和使用者费水平等问题。理想的设计方案应该具有以下特点：①适合批量生产，成本变化不大；②减小工艺改变，不对原设计、制造和外观有较大的改变；③方便操作使用；④能够防破坏，实现防盗功能。为了实现上述设计要求，进行了锁芯结构创新设计，提出了“J型锁芯”的设计理念。

（2）“J 型锁芯”结构组成和设计原理。J型锁芯在传统弹子锁的基础上改进设计，和普通弹子机械锁结构相似，如图2所示。但通过一双层的通道，改变了锁芯结构和开锁方式。锁孔由直通的柱状变成了连通的“J型”结构通道，钥匙也变为配套J 型钥匙。

相比通用的弹子机械锁，该J型结构通过简单方法巧妙隐藏了锁芯关键结构弹子，使用错位法开锁工具无法进入，也不会阻塞钥匙孔通道，提高了防盗性能。并且不改变整体结构和外形，仅对内部锁芯结构重新设计，简化设计及加工过程。更改锁芯结构未增加繁琐的工序，适合于批量生产，且成本增加不高。

（3）“J 型锁芯”结构原理说明。“J 型锁芯”结构采用J 型锁孔及钥匙，在传统的锁孔基础上新增加一个通道，通过隐藏的通道，实现隐藏锁芯弹柱、防止工具进入。其开锁原理和传统弹子机械锁开锁原理并无差异，在插入钥匙前，弹子之间的缝与内锁芯洞口不平齐。当钥匙回拉后，在齿的作用下弹子移动距离不同，刚好使上下弹子的间隙都与内锁芯洞口平齐，旋转钥匙便能开锁。“J型锁芯”结构隐藏了锁芯这个位置，使错位开锁法无法使用其开锁工具，即开锁工具无法弯曲找到弹柱所在的真正通道，从而不能实现技术开锁。另外，改变两个通道间的尺寸，可以降低钥匙的互换性，使钥匙的样式更加多样化，大大降低了锁的互开率。

4　结束语

本文在不改变现有弹子机械锁的开锁原理的基础上，提出“J型锁芯”结构，通过新增隐藏的通道隐藏了锁芯关键位置。该结构避免了技术开锁，大大提高防盗性能，创新了开锁方式。J型锁芯加工工序简单，易于运用于实践，投入生产生活。与传统弹子锁开锁相比，该结构开锁方式略变得复杂，下面仍要探索开锁操作的方便和舒适，以便被市场接受。

参考文献：

［1］钱可强.机械制图［M］.北京:高等教育出版社，2009.

［2］孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理（第7 版）［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［4］卢涛.锁具设计与制造工艺新技术及质量监控实用手册［M］.合肥：安徽文化音像出版社，2003.

［5］陈立蓉，杨随先，陈自强.“J 型锁芯”结构防盗锁的设计［J］.机械，2015（04）:62-64.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.223

作者简介：蔡文亮（1985-），男，广东台山人，本科，助理工程师，研究方向：大班椅飞机底盘。