CN109930922B - 新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动汽车侧门锁，属于汽车工程领域。一种新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，具有单驱动双支链结构；通过装有扭簧的转动副与移动副组合的新型变自由度柔顺复合副，构造了具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构，使门锁传动机构能够在多工况间往复切换及回位。通过单电机驱动三联齿轮使保险支链、开启支链按期望时序协调动作实现门锁的电动开启；开启支链中，新型不完全齿轮传动实现该门锁系统中两条支链按预定顺序先后动作，其与变自由度柔顺连杆机构协同实现开启支链中部分机构在多工况间的复位。本发明提出的电动开启支链，与其它支链运动不干涉，可广泛应用于智能门锁及其他多输入多输出的传动机构。

Description

新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构

技术领域

本发明涉及汽车工程领域，尤其涉及一种新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，具有单电机驱动双运动支链结构，通过装有复位扭簧的转动副与移动副组合的新型变自由度柔顺复合副，构造了具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构，使门锁传动机构能够在多工况间往复切换及回位。具体说，是在仅具备电动保险支链(具有保险功能)的门锁内部，新增一条电动开启支链，两条支链通过单电机按传动节拍协调动作实现门锁的电动开启。

背景技术

随着智能技术发展，人们对汽车智能化的追求也越来越强，开发可实现电动开启的智能门锁就是其中的一部分。目前，国外一些车辆上不少已经具备汽车门锁的电动开启功能，国内的汽车大多数门锁产品尚不能实现智能开启，仍然依靠电动解保险，手动开启车门锁；汽车门锁电动开启功能的研发需求渐趋迫切。

在汽车门锁保险系统研究方面，国内专利CN 103541611公布了一种带机械保险功能的门锁，该门锁通过中控蜗轮旋转，驱动中控过渡杆在保险工位或是解除保险工位之间移动切换；国内专利CN 204552360公布了一种新型汽车门锁执行器机构，改变执行器的传动方式，提高车用门锁在上/解保险、开启/关闭时信号的灵敏度；国内专利CN 201666054公开了一种汽车门锁，包括锁体及保险模块、锁体控制模块和保险控制模块，可实现电动或手动方式来上保险或解保险，增加保险信号装置在拉动内把手拉杆或外把手拉杆时实现解保险。在汽车门锁电动开启研究方面，国内专利CN 104895424公布了一种可实现电动开启的侧门锁传动机构，其原理是在门锁本体中安装电动开启系统，采用凸轮连杆机构实现门锁的电动开启控制。

综上所述，目前现有新型电动开启车门锁传动系统大致归为以下两类：单电机驱动开启支链(单驱动单运动支链)、双电机驱动保险和解锁双运动支链(双驱动双运动支链)。单驱动单运动支链的门锁系统仅有开启支链，没有保险支链或保险功能，可实现门锁的电动开启，虽减小设计尺寸，但是导致门锁系统锁止的安全稳定性降低，双驱动双运动支链门锁系统利用双电机分别驱动保险支链和开启支链，功能齐全性能稳定，但造成门锁的整体尺寸较大，门锁的制造成本增加。

本发明针对上述不足，提出单电机驱动双支链的电动开启门锁，即一种基于新型变自由度柔顺复合副的单电机驱动双支链的门锁传动机构。该电动开启功能开发思路为：在原来具有电动解保险，手动解锁功能的汽车门锁基础上，增加电动开启功能，构造新型具备保险功能电动开启的汽车门锁。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，以适用于汽车电动门锁的解锁环节，使汽车门锁只需单电机就可以实现电动解保险、解锁以及上保险等多种工况。

技术方案

一种新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于包括基于装有复位扭簧的转动副与移动副组合的新型变自由度柔顺复合副，构造了具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构，构造门锁开启支链以及该支链与保险支链协同动作的时序组合。车门锁机构包括驱动电机，驱动电机的输出轴连接蜗杆,蜗杆连接三联齿轮，所述三联齿轮从上至下包括三部分，中间齿轮为与蜗杆啮合的蜗轮，与中间齿轮两端面分别连接有上部和下部两个直齿圆柱齿轮，上部齿轮将蜗轮蜗杆运动传递给门锁开启支链，下部齿轮将蜗轮蜗杆运动传递给保险支链；

所述门锁开启支链包括力放大机构和含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构，所述力放大机构包括具有力放大效益的齿轮传动系统，所述含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构包括第一连杆部件，横向拉动连杆及装有复位扭簧的转动副与移动副组合的新型变自由度柔顺复合副，第一连杆部件通过变自由度柔顺复合运动副连接横向拉动连杆，横向拉动连杆另一端连接解锁转盘，通过拉动解锁转盘带动棘爪棘轮结构，开启车门锁；

所述保险支链包括下部齿轮及与下部齿轮啮合的保险齿轮，保险齿轮通过带动保险转盘推动保险推杆，使保险推杆的一端在所述解锁转盘的开口槽内滑动，从而使解锁转盘通过保险推杆的一端凸缘与棘爪棘轮结构连接或者不连接；

还包括运动时序控制部件，通过所述运动时序控制部件，当汽车开门时，下部齿轮首先带动保险支链解保险，间隔一段时间后门锁开启支链解锁，当汽车关门时，上锁后电动上保险，运动时序控制部件恢复到初始位置。

进一步，所述运动时序控制部件包括与上部齿轮啮合的双联齿轮，所述双联齿轮的下齿轮与上部齿轮啮合，双联齿轮的上齿轮为不完全齿轮，与所述惰轮间歇啮合，所述第一连杆部件为齿轮连架杆，与所述惰轮啮合；不完全齿轮与惰轮未啮合时，保险支链运动，门锁开启支链不运动，完成解保险，不完全齿轮与惰轮啮合时，门锁开启支链开始运动，开启门锁，开启支链复位。

进一步，所述运动时序控制部件即第一连杆部件，包括与惰轮同轴转动的盘形凸轮，以及与盘形凸轮以力锁合形式接触的摆动推杆，所述摆动推杆通过扭簧连接横向拉动连杆，当盘形凸轮在近休止处接触摆动推杆时，保险支链运动，当盘形凸轮转动到远休止处时，摆动推杆带动横向拉动连杆，完成门锁的电动开启。

进一步，所述含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构包括扭簧，扭簧的一条扭臂安装于第一连杆部件的直线槽内，所述第一连杆部件新型复合副处采用沉孔式结构，用于将扭簧的本体一部分固定安装在圆环槽内，扭簧的另一条扭臂安装在横向拉动连杆的直线槽内，横向拉动连杆也采用沉孔式结构，用于将扭簧的本体另一部分嵌入在横向拉动连杆内，且装于横向拉动连杆的直线槽内的扭簧扭臂可在直线槽内随扭簧中心移动。

所述横向拉动连杆的沉孔式结构采用跑道式滑槽，使扭簧在滑槽内滑动。

所述横向拉动连杆的跑道式滑槽采用中间略向外鼓出的鼓形滑槽或采用中间略向内收缩的扁形滑槽。

进一步，所述三联齿轮与惰轮同轴安装，但不同轴转动。

进一步，所述保险齿轮与双联齿轮同轴安装。

进一步，所述新型变自由度柔顺复合副中扭簧为具有特定的初始扭转角度，且安装时扭臂为非工作受力方向一侧弯曲安装。

进一步，所述门锁开启支链中力放大机构通过三联齿轮、双联齿轮和惰轮进行两级齿轮减速，其中双联齿轮的上齿轮为不完全齿轮，不完全齿轮的无齿行程长度由两条支链的间歇时间确定。

进一步，所述齿轮连架杆设置为具有力放大效果的杠杆式齿轮连架杆构件，齿轮连架杆的右侧为所述含新型变自由度柔顺复合副具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构的连架杆，左侧为与惰轮啮合的部分齿轮式结构。

进一步，所述的力放大机构中惰轮可设置为具有刚性骨架的柔性齿轮结构。

有益效果

1)本发明的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构能实现门锁开启支链与保险支链协调动作，且按期望时序实现门锁的电动开启以及门锁的电动上保险。

2)机构设计巧妙，该汽车门锁开启支链在原来保险支链基础上设计一条含新型变自由度柔顺复合副、具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构门锁开启支链，使门锁系统保留原有功能的基础上，与其余支链运动不干涉。

3)可实现门锁重复性开启，该门锁开启传动机构可实现门锁电动解保险、解锁、上保险等一次性完成(电机一次通电完成)。不完全齿轮每次转到无齿位置或者盘形凸轮在近休止处，门锁开启支链的连杆机构部分受弹簧恢复力的作用回到下一次开锁位置。门锁可实现重复电动开启，电动上保险。

4)结构设计合理，该汽车门锁开启支链的齿轮连架杆构件将齿轮的转动传递给具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构的连架杆，将齿轮转动转化为变自由度柔顺连杆机构连接杆的定轴转动，减小了该部分尺寸与设计的复杂度。

5)具备多次力放大效果，可使该门锁机构适应于大密封力的电动开启。该汽车门锁开启支链存在两处力放大设计，分别为通过两级圆柱齿轮减速传动与第一连杆部件为杠杆式结构实现力放大。

附图说明

图1为本发明的传动系统结构示意图，亦为门锁系统全锁后上完保险(初始位置)状态示意图；

图2为实施例1的整体机构安装在车门锁本体内部的立体示意图；

图3为整体门锁机构中各运动支链的连接关系示意图，其中a-手动保险支链，b-电动保险支链，c-电动开启支链，d-车内开启支链，e-车外开启支链；

图4为本发明中新型变自由度柔顺复合副的运动副构造的具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构示意图；

图5为标有图4中连杆机构的门锁示意图；

图6为整体电动门锁中采用本发明的机构运动简图，其中，输入I-手动外开启输入，输入II-手动内开启输入，输入III-手动车外保险输入，输入IV-手动车内保险输入；

图7为图6中A-A剖视示意图；

图8为图1中门锁仅有保险环节全锁后上完保险状态示意图；

图9为图1中门锁仅有保险环节全锁后解完保险状态示意图；

图10为具有新型变自由度柔顺复合副的连杆部件的结构示意图；

图11为图10中的连杆部件的爆炸示意图；

图12为装有扭簧的横向拉动连杆示意图；

图13为横向拉动连杆的直线槽为鼓槽的示意图；

图14为横向拉动连杆的直线槽为扁槽的示意图；

图15为保险支链、门锁开启支链向下斜视立体示意图；

图16为保险支链、门锁开启支链向上斜视立体示意图；

图17为保险推杆与棘爪搭接时的连接示意图；

图18为后视的棘爪棘轮结构示意图；

图19为解锁过程中刚解完保险后，继续解锁状态示意图；

图20为解锁结束动作状态示意图；

图21为系统在全锁后刚上完保险挠性连杆部件未回位状态示意图；

图22为具有新型变自由度柔顺复合副的连杆机构上保险状态运动简图；

图23为电机故障等原因导致齿轮连架杆构件卡死情况下手动解示意图；

图24为实施例2中盘形凸轮位于近休止处门锁开启支链完成解保险状态示意图；

图25为实施例2中盘形凸轮位于远休止处门锁开启支链完成解锁状态示意图。

其中：1-电机，2-蜗轮芯轴，3-保险芯轴，4-双联齿轮，5-齿轮连架杆，6-保险推杆，7-解锁转盘，8-横向拉动连杆，9-棘轮芯轴，10-惰轮，11-保险齿轮，12-保险拨叉，13-保险转盘，14-蜗轮，15-蜗杆，16-不完全齿轮，17-扭簧，18-棘爪芯轴，19-棘轮，20-棘爪，21-弹簧，22-摆动推杆，23-盘形凸轮，24-新型变自由度柔顺复合副。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。

本申请提出一种用于汽车门锁的单驱动双支链传动机构，具体说是在原仅有单保险机构的门锁内部增加一条电动开启机构，且新增的开启支链与原有传动系统协调动作实现车门锁采用单驱动就能实现门锁的电动开启及电动保险功能。

一种基于具有新型变自由度柔顺复合副的单驱动双支链传动机构，包括具有新型变自由度柔顺复合副的门锁开启支链、保险支链、和与保险支链相协调动作的时序组合；

所述门锁开启支链的减速机构为蜗杆传动减速机构，该减速机构的蜗轮两端面分别同轴设置直齿圆柱齿轮，为三联齿轮，安装该三联齿轮的轴为芯轴；所述三联齿轮从上至下包括三部分，中间齿轮为与蜗杆啮合的蜗轮14，与中间齿轮两端面分别连接有上部和下部两个直齿圆柱齿轮，上部齿轮将蜗轮蜗杆运动传递给门锁开启支链，下部齿轮将蜗轮蜗杆运动传递给保险支链。

所述门锁开启支链包括力放大机构和具有新型变自由度柔顺复合副的连杆机构。门锁开启支链的力放大机构为两级圆柱齿轮减速机构其中，两级齿轮机构布置于两根轴上，安装三联齿轮的芯轴上装有不同步转动的直齿圆柱齿轮，即惰轮10。

所述具有新型变自由度柔顺复合副的变自由度柔顺连杆机构，是基于装有复位扭簧的转动副与移动副组合的新型变自由度柔顺复合副，构造的具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构，使门锁传动机构能够在多工况间往复切换及回位。

包括第一连杆部件和横向拉动连杆8，第一连杆部件通过具有力回复扭簧17新型变自由度柔顺复合副连接横向拉动连杆8，横向拉动连杆8另一端连接解锁转盘7，通过拉动解锁转盘7带动棘爪棘轮结构，开启车门锁。

所述保险支链包括下部齿轮及与下部齿轮啮合的保险齿轮11，保险齿轮11通过带动保险转盘13推动保险推杆6，使保险推杆6的一端在所述解锁转盘7的开口槽内滑动保险推杆6的一端凸缘与棘爪棘轮结构接触与否决定了解锁转盘7与棘爪处于连接或者不连接状态；连接状态为解保险状态，反之为上保险状态。

时序设计采用运动时序控制部件，通过所述运动时序控制部件，当汽车开门时，下部齿轮首先带动保险支链解保险，间隔一段时间后门锁开启支链解锁，当汽车关门时，上锁后上保险，运动时序控制部件恢复到初始位置。

按照上述的设计，提供以下两种具体实施结构参考。

实施例1

运动时序控制部件采用与上部齿轮啮合的双联齿轮4，所述双联齿轮4的下齿轮与三联齿轮的上部齿轮啮合，双联齿轮4的上齿轮为不完全齿轮16，与所述惰轮10间歇啮合，第一连杆部件为齿轮连架杆5，与所述惰轮10啮合；不完全齿轮16与惰轮10未啮合时，保险支链运动，门锁开启支链不运动，完成解保险。当不完全齿轮与惰轮啮合时，门锁开启支链运动，打开门锁。不完全齿轮结构的目的在于解保险时间早于解锁时间，间歇一定时间后开始解锁，间歇时间由无齿部分的行程所决定。同时，该不完全齿轮1为主动轮，每次转到无齿位置，系统内相关弹簧所储存的弹性势能释放，连杆部件回到初始位置。采用双联齿轮，减小该部分的占用体积，同时起到减速增力作用。

如图4所示，为本发明提出的基于新型变自由度柔顺复合副的连杆机构，当扭簧中心位于滑槽两端时，该运动副为转动副，当扭簧中心位于滑槽中间时，该运动副为移动副和转动副组合的二自由复合副。受扭簧力的影响，使运动副具有确定的柔顺复位功能。

如图1所示，汽车门锁系统包括门锁开启支链与保险支链。门锁开启支链与保险支链共用电机1、蜗轮蜗杆减速机构。门锁开启支链还包括两级力放大齿轮机构、具有新型变自由度柔顺复合副的连杆机构。该连杆机构基于装有复位扭簧的转动副与移动副组合的新型变自由度柔顺复合副构造，是具有多运动模式与复位特征的变自由度柔顺连杆机构，包括作为第一连杆部件的齿轮连架杆5、扭簧17、横向拉动连杆8。保险支链除共用机构外，包括一级齿轮减速机构(蜗杆下端的直齿圆柱齿轮即下部齿轮与保险齿轮11组成)、与保险齿轮11同轴安装的保险拨叉12、与保险拨叉12配合的保险转盘13，以及一端设置在保险转盘13上、另一端设置在解锁转盘7的开口槽内的保险推杆6。

所述保险推杆6与解锁转盘7之间通过型面连接，开口槽为通槽，保险推杆6的末端位于解锁转盘7的开口槽内，当保险推杆6的末端位于解锁转盘7的内端时，位于解锁转盘通槽内保险推杆6末端凸缘与位于解锁转盘另一侧的棘爪20上凸缘通过保险推杆末端搭接，则解除保险；当保险推杆的末端位于解锁转盘的外端时，解锁转盘的上凸缘不能与棘爪20的上凸缘搭接，此时，即使转动解锁转盘，也无法推动棘爪棘轮结构，从而完成上保险动作。

保险支链的结构和保险状态情况如图8、图9所示，图8为上保险状态，当为门锁系统解保险时，电机1正转，带动蜗杆15将运动传给蜗轮14。蜗轮14下部齿轮经过一级减速将运动传给保险齿轮11上侧的保险拨叉12，顺时针带动保险拨叉12转动，拨动保险转盘13定轴转动，推动保险推杆6，保险推杆6在解锁转盘7的开口槽内滑动到该转盘内端；解保险示意图如图9所示。

当门锁系统上保险时，电机1反转，带动蜗杆15将运动传给蜗轮14。蜗轮14下部齿轮经过一级减速将运动传给保险齿轮11上侧的保险拨叉12，逆时针带动保险拨叉12转动，拨动保险转盘13推动保险推杆6，保险推杆6在解锁转盘7的开口槽内滑动到该转盘外端。

门锁开启支链包括两级力放大齿轮机构、具有新型变自由度柔顺复合副的连杆机构。图4所示为具有新型变自由度柔顺复合副连杆部件结构示意图，包括齿轮连架杆5、扭簧17和横向拉动连杆8。所述齿轮连架杆5的一端为部分齿轮结构，绕固定轴转动，另一端的连杆部分为具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构的齿轮连架杆，将经齿轮组力放大后的旋转运动经过杠杆式齿轮连架杆再一次力放大转化为变自由度柔顺连杆机构连架杆的定轴转动，齿轮连架杆5新型变自由度柔顺复合副采用沉孔式结构设计，用于将扭簧17部分安装到圆环槽内，扭簧的一端扭臂固定安装于齿轮连架杆5直线槽内，扭簧的另一活动端扭臂安装于横向拉动连杆8直线槽内，该扭簧可随铰链轴在直线槽内滑动，扭簧的本体圆柱部分嵌于横向拉动连杆8与齿轮连架杆5中间，使两构件之间贴合间距减小，扭簧安装于横向拉动连杆与齿轮连架杆铰链轴上，并可设置初始角。

含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构用于将电机输出到开启支链的运动经过杠杆结构式齿轮连架杆5力放大传递给解锁转盘7和棘爪20。齿轮连架杆5的部分齿分度圆弧长为齿轮开锁所需弧长的两倍。

门锁系统开锁过程中，电机1需先解完保险，解完保险后继续解锁。为节省开锁时间和一次驱动完成两个任务，解保险开始时间略早于解锁时间。当保险推杆6拉到解锁转盘7内端后，完成解保险，此时保险推杆6也刚好位于即将开始推动棘爪开锁的位置。保险推杆6位于解锁转盘7内端后，电机1继续转动，横向拉动连杆8拉动解锁转盘7转动，转盘定轴转动的同时带动保险推杆6运动，保险推杆推动棘爪20转动，使棘爪20与棘轮19脱离，释放棘轮19，棘轮19转动，门锁开启。此时不完全齿轮正好转到无齿位置，解锁转盘转动芯轴上安装有复位扭簧，解锁转盘7在安装于其芯轴上复位扭簧(图中未画出)的恢复力作用下，拉动电动开启支链的连杆机构回到初始位置。

当车门锁上锁后，电机1反转，将运动传递给保险推杆6，使保险推杆运动到上保险位置。由于共用电机，亦将运动传递给门锁开启支链，该支链运动方向正好与开锁时相反，但由于解锁转盘7不能反向运动(只可单向转动)，为消耗掉传给门锁开启支链的能量，同时使车锁上保险，考虑通过新型变自由度柔顺复合副的连杆机构将运动分解。齿轮连架杆5带动扭簧反向转动，挠性连杆部件由于存在滑槽，使齿轮连架杆5铰链轴带动扭簧越过连杆部件死点位置，车门上好保险，而此时不完全齿轮刚好转至无齿位置，齿轮连架杆5又在扭簧释放弹性势能的情况下，又反向越过机构的死点位置，重新回到门锁系统的初始位置。

解锁时，该齿轮连架杆5机构顺时针方向转动，直到开锁，然后机构受到解锁转盘7在安装于其芯轴上复位扭簧(图中未画出)的恢复力作用下，瞬间回到初始位置。车门上锁后，门锁系统继续上保险，齿轮连架杆5逆时针方向转动，直到门锁上完保险，不完全齿轮转至无齿行程，齿轮连架杆5受到扭簧17反向弹力，回到初始位置。

所述棘爪棘轮结构的棘爪定轴转动安装在棘爪芯轴18上，一端连接弹簧21，另一端与棘轮19通过型面锁合，棘轮19定轴转动安装在棘轮芯轴9上。

所述第一连杆部件即齿轮连架杆5定轴转动安装在棘轮芯轴9上。开启支链的连杆机构可设置孔隙结构，用于减轻该结构的重量。

电机轴与蜗杆轴同轴，三联齿轮与惰轮10同轴安装，但不同轴转动。保险齿轮11、保险拨叉12、双联齿轮4同轴安装。保险转盘13定轴转动，保险推杆6采用直线推杆，一端放置于解锁转盘7开口槽内，另一端安装于保险转盘13的滑槽内，采用扭簧将二者柔性连接。

所述横向拉动连杆8的下沉式结构采用跑道式滑槽，用于扭簧的限制性移动，横向拉动连杆的可采用打孔结构以减重。

所述横向拉动连杆的跑道式滑槽采用中间略向外鼓出的鼓形滑槽或采用中间略向内收缩的扁形滑槽。

扭簧17可在横向拉动连杆8的直线槽内滑动，齿轮连架杆5与横向拉动连杆8在滑槽内运动时经过门锁开启支链平面连杆机构的死点位置后在扭簧17的弹力下恢复到初始位置。

图13和图14所示为门锁开启支链中横向拉动连杆8的直线槽结构的两种变异形式。图7中为鼓形滑槽，这种滑槽结构对于扭簧力的快速释放等有帮助。图8中为扁形滑槽，这种滑槽结构对于扭簧力的保持等有帮助。

作为本发明的进一步改进，可设置门锁开启支链传动系统中的横向拉动连杆8的直线槽的冗余长度，这样设计提升在故障时的车门锁安全性；即当电机失效、电机运转不良好等情况下齿轮连架杆卡死，仍可以进行手动解锁，避免电动、手动解锁均失效门锁彻底卡死的情况。横向拉动连杆8的直线槽加长后，当电机出现故障处于锁止状态，传动系统由于齿轮传动精确啮合致使门锁卡死，即不完全齿轮16未转到无齿行程，利用手动转动解锁转盘7带动横向拉动连杆8运动，最终实现门锁开启。

作为本发明的进一步改进，可将开启支链中惰轮10设置为具有刚性骨架结构的柔性齿轮结构。柔性材料具有一定的缓和冲击与吸收振动的功能，且可通过齿轮的适当变形使门锁开启支链中构件得到过载保护。

实施例2

运动时序控制部件采用第一连杆部件，将实施例1的门锁开启支链传动系统由原来齿轮—连杆串联式组合机构改为齿轮—摆动凸轮—连杆串联式组合机构，将原来为支链末端连杆机构的摇杆提供摆动运动的齿轮机构改为力锁合形式的摆动凸轮机构。包括与惰轮10同轴转动的盘形凸轮23，以及与盘形凸轮23以力锁合形式接触的摆动推杆22，所述摆动推杆22通过扭簧连接横向拉动连杆8，当盘形凸轮23在近休止处接触摆动推杆22时，保险支链运动，当盘形凸轮23转动到远休止处时，摆动推杆22带动横向拉动连杆8，完成门锁的电动开启，凸轮近休止处与摆杆接触时是该门锁系统的初始工作位置，即复位为下一次门锁开启做准备。

在近休止处，凸轮转动的门锁开启支链并未将运动传递给支链末端的棘爪20，这与前述支链系统中不完全齿轮的功能相同。当电机转动，将运动传给开锁支链时，盘形凸轮转动到远休止处，完成门锁的开启，盘形凸轮需继续转动一个周期，回到下一次解锁位置。

本实施例的形式与前述传动机构相比较，双联齿轮4的上层齿轮为全齿形齿轮；在惰轮10上面固连盘形凸轮23，盘形凸轮23的转速与惰轮10相同。

图24为盘形凸轮位于近休止处门锁开启支链完成解保险状态示意图，图25为盘形凸轮位于远休止处门锁开启支链完成解锁状态示意图。

综上，增加门锁开启支链后，该门锁系统可以实现电动解锁，并不减少该门锁原有功能。本发明的开启支链传动机构可以实现单驱动电动解锁。新型变自由度柔顺复合副，构造了具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构，使门锁传动机构能够在多工况间往复切换及回位。不完全齿轮传动实现该门锁系统中两条支链按预定顺序先后动作，其与变自由度柔顺连杆机构协同实现开启支链中部分机构在多工况间的复位。保证了每次解完锁或电动上完保险，整个系统回到初始位置，门锁电动开启具备重复性。而在门锁开启支链的连杆机构借助该新型变自由度柔顺复合副，可在电动上保险时，具有运动回复作用；滑槽长度保证了门锁开启支链的容错性，避免结构破环。

以上实施例是参考实施例，对本发明的设计思想和技术方案进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式的修改或变更，但不违背本发明专利的实质情况下，都落在本发明专利的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于包括基于装有扭簧的转动副与移动副组合的新型变自由度柔顺复合副，构造了具有多运动模式及复位特征的变自由度柔顺连杆机构，构造了门锁开启支链以及该支链与保险支链协同动作的时序组合，

车门锁机构包括驱动电机，驱动电机的输出轴连接蜗杆(15),蜗杆连接三联齿轮，所述三联齿轮从上至下包括三部分，中间齿轮为与蜗杆(15)啮合的蜗轮(14)，与中间齿轮两端面分别连接有上部和下部两个直齿圆柱齿轮，上部齿轮将蜗轮蜗杆运动传递给门锁开启支链，下部齿轮将蜗轮蜗杆运动传递给保险支链；

所述门锁开启支链包括力放大机构和含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构，所述力放大机构包括惰轮(10)，所述含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构包括第一连杆部件、新型变自由度柔顺复合副(24)以及解锁转盘；所述新型变自由度柔顺复合副由可复位的转动副与移动副组合构成，包括齿轮连架杆(5)、扭簧以及横向拉动连杆(8)，所述齿轮连架杆(5)通过所述扭簧可旋转地设置，所述横向拉动连杆(8)与所述齿轮连架杆(5)通过端部连接并且所述横向拉动连杆(8)可移动地设置，所述新型变自由度柔顺复合副(24)用于在多工况间往复切换及回位，

所述第一连杆部件通过新型变自由度柔顺复合副连接横向拉动连杆(8)，横向拉动连杆(8)另一端连接解锁转盘，拉动解锁转盘(7)带动棘爪棘轮结构，开启车门锁；从而第一连杆部件能够通过摆动拉动解锁转盘(7)带动棘爪棘轮结构，开启车门锁；

所述保险支链包括下部齿轮及与下部齿轮啮合的保险齿轮(11)，保险齿轮通过带动保险转盘(13)推动保险推杆(6)，使保险推杆(6)的一端在所述解锁转盘(7)的开口槽内滑动，从而使解锁转盘(7)通过保险推杆的一端凸缘与棘爪棘轮结构连接或者不连接；

还包括运动时序控制部件，通过所述运动时序控制部件，当汽车开门时，下部齿轮首先带动保险支链解保险，间隔一段时间后门锁开启支链解锁，当汽车关门时，上锁后电动上保险，运动时序控制部件恢复到初始位置。

2.如权利要求1所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述运动时序控制部件包括与上部齿轮啮合的双联齿轮，所述双联齿轮的下齿轮与上部齿轮啮合，双联齿轮的上齿轮为不完全齿轮，与所述惰轮间歇啮合，所述第一连杆部件为齿轮连架杆，与所述惰轮啮合；不完全齿轮与惰轮未啮合时，保险支链运动，门锁开启支链不运动，完成解保险，不完全齿轮与惰轮啮合时，门锁开启支链开始运动，打开门锁。

3.如权利要求1所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述运动时序控制部件即第一连杆部件，包括与惰轮同轴转动的盘形凸轮，以及与盘形凸轮以力锁合形式接触的摆动推杆，所述摆动推杆通过扭簧连接横向拉动连杆，当盘形凸轮(23)在近休止处接触摆动推杆时，保险支链运动，当盘形凸轮转动到远休止处时，摆动推杆带动横向拉动连杆，完成门锁的电动开启。

4.如权利要求1所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构包括扭簧，扭簧的一条扭臂安装于第一连杆部件的直线槽内，所述第一连杆部件新型复合副处采用沉孔式结构，用于将扭簧的本体一部分固定安装在圆环槽内，扭簧的另一条扭臂安装在横向拉动连杆的直线槽内，横向拉动连杆也采用沉孔式结构，用于将扭簧的本体另一部分嵌入在横向拉动连杆内，且装于横向拉动连杆的直线槽内的扭簧扭臂可在直线槽内随扭簧中心移动。

5.如权利要求4所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述横向拉动连杆的沉孔式结构采用跑道式滑槽，使扭簧在滑槽内滑动。

6.如权利要求5所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述横向拉动连杆的跑道式滑槽采用中间略向外鼓出的鼓形滑槽或采用中间略向内收缩的扁形滑槽，该结构可使门锁系统具有良好的运动学和力学特性。

7.如权利要求1所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述三联齿轮与惰轮同轴安装，但不同轴转动。

8.如权利要求2所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述保险齿轮与双联齿轮同轴安装。

9.如权利要求1所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述新型变自由度柔顺复合副中扭簧为具有可设定的初始扭转角度，且安装时扭臂为非工作受力方向一侧弯曲安装。

10.如权利要求1所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述门锁开启支链中力放大机构通过三联齿轮、双联齿轮和惰轮进行两级齿轮减速，其中双联齿轮的上齿轮为不完全齿轮，不完全齿轮的无齿行程长度由两条支链的间歇时间确定。

11.如权利要求2所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述齿轮连架杆设置为具有力放大效果的杠杆式齿轮连架杆构件，齿轮连架杆的右侧为所述含新型变自由度柔顺复合副的连杆机构连架杆，左侧为与惰轮啮合的部分齿轮式结构。

12.如权利要求1所述的新型变自由度柔顺复合副构造的电动开启车门锁机构，其特征在于：所述的力放大机构中惰轮可设置为具有刚性骨架的柔性齿轮结构。

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