一种利用力学碰撞原理易实现的防撞匙锁芯设计研究

严维森+++金莹+++杨昊琦+++段承鑫

摘 要：撞匙开锁作为一种非技术开锁方法，不需要经过专业的训练在短时间内也能成功的开启弹子锁。本研究主要是在不改变锁芯的原有结构，不增加其它电子设备，保持低成本的前提下研究一种新的防撞匙锁芯，从而增加它的安全性。本研究具有广阔的经济效益和社会效益。文章介绍了该研究的背景、可行性、主要技术应用和原理，分析了国内外技术发展趋势等。

关键词：撞匙；低成本；高效；碰撞原理

1 研究背景

在21世纪初，德国锁匠Klaus Noch利用丹麦人在1970年代发现的撞匙原理制造出撞匙母匙后，这种快速打开弹簧锁的方法在全球范圍内广为传播。任何人几乎不需要训练，只要拥有一把母匙就能在数秒钟内打开同一种类的全部弹簧锁。

目前，使用撞匙来进行盗窃的案件层出不穷，通过对已有的防撞匙的相关专利进行检索，发现这些专利有如下特点：基本都需要对锁芯原理做比较大的改动、或者需要在锁芯内安装特殊弹子、或者加装电子设备。如果采用这类专利做出产品，会导致生产成本增加、锁芯尺寸增大、设备可靠性降低。并且目前，这类产品并没有实现市场化，也未得到大规模普及，对现有普通锁具存在极大的安全风险。

2 可行性研究

本文研究的防撞匙锁芯为替代现有市场上正常生产的弹簧锁，使其达到更高的防盗级别，并且不增加锁心的原有体积，不增加额外的电子设备，对原来生产的难度和成本的影响比较小，具有可观的市场及生产前景。

3 主要原理和技术

3.1 主要原理

传统弹子锁一般有4～5道弹子，同一工厂生产的同一批次弹子锁，锁芯内部结构大同小异，这就导致了有一把撞匙母匙便能开启一批锁的尴尬局面。在不法分子使用撞匙开锁时，由于现有锁芯中弹子的分布和组合，撞匙撞击第一个弹子，使其与相邻第二个弹子分离，上升高度超过内锁芯与外锁芯相切面使锁芯开启。为了改善这种情况，本研究应用了力学上的碰撞原理，简单的改变弹子分布结构。根据牛顿摆实验原理，调整锁芯中任意一组或几组弹子，使同组中三颗弹子质量相同或第二、第三颗质量相同，在撞匙开锁的过程中第三颗弹子吸收撞击产生的动能，确保了前两颗弹子相对静止，使撞匙失效达到锁芯防撞匙的最终设计目的。

3.2 弹子分布调整说明

图1所示的是弹子分布调整后的锁芯内部弹子分布示意图，在第二道和第五道弹子组槽内都改为加装一个质量相同的弹子，即在第二道和第五道弹子组槽内都是3个弹子，其余的弹子组槽内的弹子仍为2个。图2是本研究防撞匙锁芯的外观结构图。

图1和图2所示的防撞匙锁芯组成部件分别为：1铅封、2弹簧、3弹子C1、4弹子B1、5弹子A1、6内锁芯7、外锁芯、8弹子C2、9弹子B4、10弹子A4、11锁芯、12撞匙。

根据力学碰撞原理，应用动量守恒，如式（1），以及动能守恒，如式（2），[1][2]。可得式（3），再将其与动量公式联立可得式（4）。

由此可得当弹子质量相同时，第一个弹子受到撞匙撞击后获得的动能将会传给下一个弹子，第一个弹子速度变为零，第二个弹子获得第一个弹子碰撞之前的速度继续运动，从而两弹子触面发生分离；如图1所示，在原来的基础上增加一个弹子以后，使得锁芯内部3、4、5部分所示的弹子质量相等，由此，图1中的3、4、5部分为一组的弹子组受到撞匙的撞击后就只有最后一个弹子（如图1中的3部分）会弹起，保证了4、5弹子接触面始终在内外锁芯相切面以下，使其不发生分离，这样，只需增加一个弹子就可以达到很好的防撞匙效果。

4 结束语

本研究的防撞匙锁芯力争在不改变锁的基本工作原理、不改变其基本生产流程、不改变零件和锁芯原有尺寸的基础上，适当调整弹子的质量，分布及组合方式，达到防撞匙目的。从而避免使用一把母匙开启同种弹子锁。技术要求不高，适合大部分锁厂对现有设备升级改造就能生产，适用范围广，成本小，能够取代市场上已有的部分防撞匙锁芯，能够在经济节约的前提下起到防盗安全的作用，市场前景较好，具有广阔的经济效益和社会效益。

参考文献

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