“J型鎖芯”結構防盜鎖的設計

蔡文亮（中山市偉豪家具有限公司，廣東　中山　528400）

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“J型鎖芯”結構防盜鎖的設計

蔡文亮
（中山市偉豪家具有限公司，廣東中山528400）

摘要：本文以日常使用的機械彈子鎖為對象，對其鎖芯結構、開鎖原理以及技術開鎖方法進行闡述。分析了開鎖原理，對機械鎖芯結構進行了創新設計，提出“J型”鎖芯結構。通過改變鎖芯內部構造，隱藏鎖芯最關鍵的彈柱，使開鎖工具無法到達，提升了防盜性能，同時推進了鎖芯結構類型多樣化發展。

關鍵詞：鎖具設計；防盜性；J型結構

0　引言

鎖是生活及生產中最常用的的防盜裝置，其作用不可忽視。我國使用鎖的歷史非常悠久，從早期的木制鎖、銅制鎖到現在主要使用的機械彈子鎖。鎖具雖小，它卻能反映出一個國家在鑄造業、機械工業、五金制造業方面的技術水平，也是輕工業發展史和科學技術發展史的表現。因此，研究鎖具結構及提升其防盜性能顯得十分重要。彈子機械鎖目前是世界上使用最普遍的一類鎖，其價格低廉，能滿足一般安全要求，受到消費者認可。機械鎖開鎖原理為“頂彈子式”開鎖法，當鎖芯上的上下彈子分界線剛好與鎖栓、鎖筒間的間隙對齊，便能轉動鎖芯從而將鎖打開。技術開鎖則是利用機械彈子鎖的柱狀鎖孔，選用特殊工具進入到鎖芯彈柱位置，然后利用開鎖原理開鎖。因此，將鎖芯關鍵結構彈柱合理地隱蔽起來，是安全防盜關鍵所在。隨著科技的發展和融合，出現了很多種類的電子智能鎖，但是往往制作工序復雜，生產成本較高，難以被一般家庭接受。電子鎖還可能出現磁性丟失或紊亂，芯片受潮失效等問題，并非普通消費者的首選。本文通過改良傳統機械鎖結構，提出“J 型鎖芯結構”設計，推進鎖芯結構多樣性，提高防盜性能，促進機械鎖更好地發展。

1　彈子機械鎖開鎖原理

1.1彈子機械鎖鎖芯組成結構

彈子機械鎖鎖芯由鎖筒、鎖栓、彈子（包括彈簧）以及外部鑰匙組成。鎖栓及鎖體內都排布著一系列孔，并且上下逐個對應，具有一定的同心度。每上下對應的兩孔內裝入上下兩個圓柱銷，即上彈子和下彈子，是等底徑但高度不一的圓柱體。當插入配套的鑰匙，鑰匙將彈子頂起，彈子間的縫隙與鎖筒、鎖栓間的縫隙齊平，鎖栓與鎖筒間就能相對轉到，打開鎖具。彈子組數的多少，影響開鎖的復雜程度及鎖具的安全性，一般一把鎖一般有3～5組彈子。

1.2機械彈子鎖開鎖原理

鑰匙上排布著幾個參差不齊的齒，高度不一，且難有規則。配套的鑰匙，其高低不同的齒正好對應鎖芯內部長短不一的彈子組。當鑰匙正確插入鑰匙孔后，上下彈子接觸面均位于同一平面且恰好與鎖栓、鎖筒的邊緣面相切，此時旋轉鑰匙帶動鎖芯轉動，鎖舌收縮，從而將鎖打開。但如果插入不配套的鑰匙，由于“齒”的形狀不同，造成內部一些彈子或高或低，卡住鎖栓，無法轉動，不能開鎖。

2　彈子鎖缺陷

（1）彈子鎖缺陷及原因。目前使用的機械鎖，盡管鎖身形狀多樣，鎖芯都是圓柱體。錯位開鎖法正是利用圓柱鎖芯的漏洞。首先，彈子的外徑必須小于彈孔內徑一定尺寸，彈子才能在彈孔內上下自如，這樣導致彈子與彈孔間存在可以移動的空隙。其次，鎖栓使用到的面是凸圓面，在凸圓面上鉆孔后導致該孔邊緣的最高處低于原凸圓面最高位置，二者間形成間隙。這樣，又給彈子增加了一定的活動空間。

（2）錯位開鎖法。正因為上面兩個原因，導致彈子在彈孔內有自由移動空間，即便鎖住的狀態下，只要用工具插入鑰匙孔用力扭轉，鎖栓仍可以扭轉5°～15°。鎖栓轉動一定角度，會導致彈子與彈孔之間錯位形成錯位臺階，再用工具將所有彈子全部推入上端，借助扭力和錯位階面，在彈簧力推動下，下彈子回落、上彈子阻于內鎖芯之外，實現了錯位開鎖。

3　“J型鎖芯”結構設計

（1）設計要求。根據上面所提機械鎖的缺陷，創新結構，增強其防盜性。同時，應該綜合考慮開鎖可靠性、生產實現和使用者費水平等問題。理想的設計方案應該具有以下特點：①適合批量生產，成本變化不大；②減小工藝改變，不對原設計、制造和外觀有較大的改變；③方便操作使用；④能夠防破壞，實現防盜功能。為了實現上述設計要求，進行了鎖芯結構創新設計，提出了“J型鎖芯”的設計理念。

（2）“J 型鎖芯”結構組成和設計原理。J型鎖芯在傳統彈子鎖的基礎上改進設計，和普通彈子機械鎖結構相似，如圖2所示。但通過一雙層的通道，改變了鎖芯結構和開鎖方式。鎖孔由直通的柱狀變成了連通的“J型”結構通道，鑰匙也變為配套J 型鑰匙。

相比通用的彈子機械鎖，該J型結構通過簡單方法巧妙隱藏了鎖芯關鍵結構彈子，使用錯位法開鎖工具無法進入，也不會阻塞鑰匙孔通道，提高了防盜性能。并且不改變整體結構和外形，僅對內部鎖芯結構重新設計，簡化設計及加工過程。更改鎖芯結構未增加繁瑣的工序，適合于批量生產，且成本增加不高。

（3）“J 型鎖芯”結構原理說明。“J 型鎖芯”結構采用J 型鎖孔及鑰匙，在傳統的鎖孔基礎上新增加一個通道，通過隱藏的通道，實現隱藏鎖芯彈柱、防止工具進入。其開鎖原理和傳統彈子機械鎖開鎖原理并無差異，在插入鑰匙前，彈子之間的縫與內鎖芯洞口不平齊。當鑰匙回拉后，在齒的作用下彈子移動距離不同，剛好使上下彈子的間隙都與內鎖芯洞口平齊，旋轉鑰匙便能開鎖。“J型鎖芯”結構隱藏了鎖芯這個位置，使錯位開鎖法無法使用其開鎖工具，即開鎖工具無法彎曲找到彈柱所在的真正通道，從而不能實現技術開鎖。另外，改變兩個通道間的尺寸，可以降低鑰匙的互換性，使鑰匙的樣式更加多樣化，大大降低了鎖的互開率。

4　結束語

本文在不改變現有彈子機械鎖的開鎖原理的基礎上，提出“J型鎖芯”結構，通過新增隱藏的通道隱藏了鎖芯關鍵位置。該結構避免了技術開鎖，大大提高防盜性能，創新了開鎖方式。J型鎖芯加工工序簡單，易于運用于實踐，投入生產生活。與傳統彈子鎖開鎖相比，該結構開鎖方式略變得復雜，下面仍要探索開鎖操作的方便和舒適，以便被市場接受。

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

作者簡介：蔡文亮（1985-），男，廣東臺山人，本科，助理工程師，研究方向：大班椅飛機底盤。