CN109969123A - 一种高稳定性的电子转向柱锁 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车用电子锁，尤其是一种高稳定性的电子转向柱锁，包括基座，基座的底部设有转动柱，顶部设有导向孔；锁舌滑动插在导向孔内，底部设有拨动杆；涡轮的中心设有涡孔，涡轮转动安装在转动柱上，涡孔与转动柱为间隙配合，涡轮的底部设有圆柱凸轮曲面，圆柱凸轮曲面用于驱动锁舌升降；定位螺钉的螺杆固定在转动柱上，定位螺钉的螺帽压在涡孔的底部；蜗杆与涡轮啮合；蜗杆固定在电机轴上；保护罩固定在基座的底部；伸出弹簧的一端固定在锁舌的底部，伸出弹簧的另一端固定在保护罩上。该电子转向柱锁能够在高温或低温环境中保持良好的机械传动效率、解锁稳定可靠，并且能够防止涡轮蜗杆异常时保持解锁状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车用电子锁，尤其是一种高稳定性的电子转向柱锁。
背景技术
电子转向柱锁是替代传统机械转向柱锁的一种新型产品，其主要配合智能钥匙系统或者无钥匙启动系统使用，实现驻车上锁的安全防盗和非法进入功能。
由于汽车的工作环境复杂，在烈日的照射下汽车的内部温度会升到很高，在寒冷地区汽车内部的温度也会很低，现有的电子转向柱锁由于热涨冷缩的现象导致零部件尺寸发生变化，进而导致机械传动效率下降，影响电子转向柱锁的解锁性能，甚至导致电子转向柱锁无法正常解锁。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种能够在高温或低温环境中保持良好的机械传动效率、解锁稳定可靠的一种高稳定性的电子转向柱锁，具体技术方案为：
一种高稳定性的电子转向柱锁，包括基座，所述基座的底部设有转动柱，所述基座的顶部设有导向孔，所述导向孔为通孔；锁舌，所述锁舌滑动插在导向孔内，所述锁舌沿导向孔上下升降，所述锁舌用于锁定转向柱，所述锁舌的底部设有拨动杆；涡轮，所述涡轮的中心设有涡孔，所述涡轮转动安装在转动柱上，所述涡孔与转动柱为间隙配合，所述涡轮的顶部压在基座的底部，所述涡轮的底部设有圆柱凸轮曲面，所述圆柱凸轮曲面与拨动杆相匹配，所述圆柱凸轮曲面用于驱动锁舌升降；定位螺钉，所述定位螺钉的螺杆固定在转动柱上，所述定位螺钉的螺帽压在涡孔的底部，所述定位螺钉用于将涡轮限制至转动柱上；蜗杆，所述蜗杆与涡轮啮合；电机，所述电机固定在基座的底部，所述蜗杆固定在电机轴上；保护罩，所述保护罩固定在基座的底部；伸出弹簧，所述伸出弹簧的一端固定在锁舌的底部，所述伸出弹簧的另一端固定在保护罩上。
通过采用上述技术方案，涡孔与转动柱间隙配合可以有效避免热胀冷缩带来的变形，使机械传动效率稳定可靠。
定位螺钉的螺母的直径大于涡孔的直径。
电机带动蜗杆，蜗杆带动涡轮，涡轮通过圆柱凸轮曲面带动锁舌升降，进而实现转向柱的锁紧和解锁。
伸出弹簧提供弹力，使锁舌保持伸出的状态，当涡轮转动时锁舌在伸出弹簧的作用下伸出，使升降控制简单。
优选的，所述转动柱包括底柱，所述底柱设置在基座的底部；过渡柱，所述过渡柱设置在底柱的顶部；及顶柱，所述顶柱设置在过渡柱的顶部；所述顶柱的直径小于底柱的直径，所述过渡柱为圆台；所述涡孔包括顶孔，所述顶孔设置在涡轮的顶部；过渡孔，所述过渡孔设置在顶孔的下方；及底孔，所述底孔设置在过渡孔的下方；所述顶孔的直径大于底孔的直径，所述顶孔插在底柱上，所述底孔插在顶柱上。
通过采用上述技术方案，由于涡轮是注塑成型，如果设置一个直孔必然会有拔模斜度，导致尺寸控制较差，影响涡孔与转动柱的配合精度，通过将涡孔分解成三个部分，每个部件的长度均较小，可以不设置拔模斜度，保证尺寸，使配合可靠，进而保证机械传动效率的稳定可靠。
优选的，所述基座为Zamak5制成，所述涡轮为POM制成；所述底柱的直径为7.7±0.05mm，所述顶柱的直径为6.7±0.05mm，所述顶孔的直径为6.85±0.05mm，所述底孔的直径为7.85±0.05mm。
通过采用上述技术方案，基座为锌合金，Zamak5机械强度好，不易变形，并且热膨胀系数小。
涡轮为聚甲醛，刚度高，耐磨性好，热膨胀系数小，稳定可靠。
通过控制底柱、顶柱、底孔和顶孔的公差来控制尺寸的精度，进而保证稳定的间隙配合，保证在高温或低温环境下均能保持良好的机械传动效率。
优选的，所述基座的底部设有限位环，所述涡轮的顶部设有定位环，所述定位环转动位于限位环内，所述定位环与限位环为间隙配合。
通过采用上述技术方案，限位环和定位环进一步提高涡轮转动时的稳定性，使涡轮的内部和外部同时受到约束，涡轮的位置不易发生变动，尤其是在高温或低温环境下保持良好的机械传动效率。
优选的，所述限位环的内径为25.26±0.05，所述定位环的外径为25±0.05mm。
通过采用上述技术方案，通过控制尺寸的公差来控制尺寸的精度，进而保证稳定的间隙配合，保证在高温或低温环境下均能保持良好的机械传动效率。
优选的，还包括电机固定架，所述电机固定架上设有固定槽，所述电机固定架的一端设有转动槽，所述电机固定架安装在基座的底部，所述电机位于固定槽内，所述转动槽内插有电机轴。
通过采用上述技术方案，电机固定架使电机的固定可靠，固定槽使电机轴不会受力变形，进而保证涡轮与蜗杆的相对位置不发生变化，有效保证传动的稳定可靠。
优选的，所述涡轮的顶部设有扭簧槽；还包括防锁扭簧，所述防锁扭簧位于扭簧槽内，所述防锁扭簧的一端固定在扭簧槽中，另一端固定在基座上，所述防锁扭簧的扭力方向与涡轮的解锁方向一致。
通过采用上述技术方案，防锁扭簧能够在基座与涡轮之间施加扭矩，使涡轮保持解锁的趋势，在解锁过程中能够提供辅助力，提高解锁性能，并且能有效防止涡轮与蜗杆传动失效造成无法解锁的现象。在涡轮蜗杆传动失效的情况下，防锁扭簧能够推动涡轮转动，使锁舌处于缩回的解锁状态。
优选的，还包括磁铁，所述磁铁固定在涡轮的底部；电路板，所述电路板固定在基座的底部，且位于涡轮的底部；解锁霍尔传感器，所述解锁霍尔传感器固定在电路板上，所述解锁霍尔传感器用于检测涡轮解锁转向柱的位置；锁紧霍尔传感器，所述锁紧霍尔传感器固定在电路板上，所述锁紧霍尔传感器用于检测涡轮锁紧转向柱的位置。
通过采用上述技术方案，磁铁和霍尔传感器形成解锁和锁紧的位置监控，提高控制的可靠性，防止控制错误导致电子转向柱锁不正常工作。
优选的，所述拨动杆与圆柱凸轮曲面相接触的面设有滑动圆弧面。
通过采用上述技术方案，滑动圆弧面使拨动杆在圆柱凸轮曲面上滑动顺畅，避免产生卡滞现象，保证稳定可靠的机械传动效率。
优选的，所述基座的顶部设有转向槽，所述转向槽为圆弧槽，所述转向槽内装有锁套，所述锁套上转动装有转向柱；还包括固定板，所述固定板上设有圆弧板，所述圆弧板与锁套相匹配，所述固定板的两端均固定在基座的顶部。
通过采用上述技术方案，固定板和圆弧槽使锁套固定简单可靠。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种高稳定性的电子转向柱锁能够在高温或低温环境中保持良好的机械传动效率、解锁稳定可靠，并且能够防止涡轮蜗杆异常时保持解锁状态。
附图说明
图1是一种高稳定性的电子转向柱锁的轴测结构示意图；
图2是一种高稳定性的电子转向柱锁的剖面结构示意图；
图3是一种高稳定性的电子转向柱锁的爆炸结构示意图；
图4是基座的结构示意图；
图5是基座的剖面结构示意图；
图6是涡轮的轴测结构示意图；
图7是涡轮的正视图；
图8是涡轮的剖面结构示意图；
图9是涡轮、蜗杆、电机、锁舌和电机固定架的装配结构示意图；
图10是涡轮、蜗杆、基座、锁套和转向柱的装配结构示意图；
图11电机固定架的结构示意图；
图12是锁舌的轴测结构示意图；
图13是锁舌的仰视结构示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图13所示，一种高稳定性的电子转向柱锁，包括基座1，基座1的底部设有转动柱，基座1的顶部设有导向孔15，导向孔15为通孔；锁舌4，锁舌4滑动插在导向孔15内，锁舌4沿导向孔15上下升降，锁舌4用于锁定转向柱92，锁舌4的底部设有拨动杆42；涡轮2，涡轮2的中心设有涡孔，涡轮2转动安装在转动柱上，涡孔与转动柱为间隙配合，涡轮2的顶部压在基座1的底部，涡轮2的底部设有圆柱凸轮曲面27，圆柱凸轮曲面27与拨动杆42相匹配，圆柱凸轮曲面27用于驱动锁舌4升降；定位螺钉62，定位螺钉62的螺杆固定在转动柱上，定位螺钉62的螺帽压在涡孔的底部，定位螺钉62用于将涡轮2限制至转动柱上；蜗杆3，蜗杆3与涡轮2啮合；电机31，电机31固定在基座1的底部，蜗杆3固定在电机轴上；保护罩8，保护罩8固定在基座1的底部；伸出弹簧5，伸出弹簧5的一端固定在锁舌4的底部，伸出弹簧5的另一端固定在保护罩8上。
涡孔与转动柱间隙配合可以有效避免热胀冷缩带来的变形，使机械传动效率稳定可靠。
定位螺钉62的螺母的直径大于涡孔的直径。
电机31带动蜗杆3，蜗杆3带动涡轮2，涡轮2通过圆柱凸轮曲面27带动锁舌4升降，进而实现转向柱92的锁紧和解锁。
伸出弹簧5提供弹力，使锁舌4保持伸出的状态，当涡轮2转动时锁舌4在伸出弹簧5的作用下伸出，使升降控制简单。
如图3至图8所示，转动柱包括底柱13，底柱13设置在基座1的底部；过渡柱12，过渡柱12设置在底柱13的顶部；及顶柱11，顶柱11设置在过渡柱12的顶部；顶柱11的直径小于底柱13的直径，过渡柱12为圆台；涡孔包括顶孔21，顶孔21设置在涡轮2的顶部；过渡孔22，过渡孔22设置在顶孔21的下方；及
底孔23，底孔23设置在过渡孔22的下方；顶孔21的直径大于底孔23的直径，顶孔21插在底柱13上，底孔23插在顶柱11上。
由于涡轮2是注塑成型，如果设置一个直孔必然会有拔模斜度，导致尺寸控制较差，影响涡孔与转动柱的配合精度，通过将涡孔分解成三个部分，每个部件的长度均较小，可以不设置拔模斜度，保证尺寸，使配合可靠，进而保证机械传动效率的稳定可靠。
基座1为Zamak5制成，涡轮2为POM制成；底柱13的直径为7.7±0.05mm，顶柱11的直径为6.7±0.05mm，顶孔21的直径为6.85±0.05mm，底孔23的直径为7.85±0.05mm。
基座1为锌合金，Zamak5机械强度好，不易变形，并且热膨胀系数小。
涡轮2为聚甲醛，刚度高，耐磨性好，热膨胀系数小，稳定可靠。
通过控制底柱13、顶柱11、底孔23和顶孔21的公差来控制尺寸的精度，减小热胀冷缩带来的尺寸影响，进而保证稳定可靠的间隙配合，保证在高温或低温环境下均能保持良好的机械传动效率。
基座1的底部设有限位环14，涡轮2的顶部设有定位环26，定位环26转动位于限位环14内，定位环26与限位环14为间隙配合。
限位环14和定位环26进一步提高涡轮2转动时的稳定性，使涡轮2的内部和外部同时受到约束，涡轮2的位置不易发生变动，尤其是在高温或低温环境下保持良好的机械传动效率。
限位环14的内径为25.26±0.05，定位环26的外径为25±0.05mm。
通过控制尺寸的公差来控制尺寸的精度，减小热胀冷缩带来的尺寸影响，进而保证稳定的间隙配合，保证在高温或低温环境下均能保持良好的机械传动效率。
如表一，-40℃和85℃时的尺寸均为理论计算得出的数据取两位小数后的结果，在实际的高温或低温环境中检测的数据也均在这个范围了。
表一为涡轮和基座的基准尺寸及在高温和低温环境下的极限尺寸
由表一可知，在低温环境下，顶孔21的直径均大于底柱13的直径，底孔23的直径大于顶柱11的直径，限位环14的内径大于定位环26的外径，始终保持间隙配合，且所有的间隙均较小，既能保证涡轮2转动顺畅，同时也能保证位置偏移小，稳定性好。
在高温环境下，顶孔21的直径均大于底柱13的直径，底孔23的直径大于顶柱11的直径，限位环14的内径大于定位环26的外径，始终保持间隙配合，且所有的间隙均较小，既能保证涡轮2转动顺畅，同时也能保证位置偏移小，稳定性好。
如图9和图11所示，还包括电机固定架32，电机固定架32上设有固定槽322，电机固定架32的一端设有转动槽321，电机固定架32安装在基座1的底部，电机31位于固定槽322内，转动槽321内插有电机轴。
电机固定架32使电机31的固定可靠，固定槽322使电机轴不会受力变形，进而保证涡轮2与蜗杆3的相对位置不发生变化，有效保证传动的稳定可靠。
涡轮2的顶部设有扭簧槽25；还包括防锁扭簧61，防锁扭簧61位于扭簧槽25内，防锁扭簧61的一端固定在扭簧槽25中，另一端固定在基座1的卡槽17内，防锁扭簧61的扭力方向与涡轮2的解锁方向一致。
防锁扭簧61能够在基座1与涡轮2之间施加扭矩，使涡轮2保持解锁的趋势，在解锁过程中能够提供辅助力，提高解锁性能，并且能有效防止涡轮2与蜗杆3传动失效造成无法解锁的现象。在涡轮2蜗杆3传动失效的情况下，防锁扭簧61能够推动涡轮2转动，使锁舌4处于缩回的解锁状态。
如图1和图2所示，还包括磁铁63，磁铁63固定在涡轮2的底部的磁铁槽28内；电路板7，电路板7固定在基座1的底部，且位于涡轮2的底部；解锁霍尔传感器71，解锁霍尔传感器71固定在电路板7上，解锁霍尔传感器71用于检测涡轮2解锁转向柱92的位置；锁紧霍尔传感器72，锁紧霍尔传感器72固定在电路板7上，锁紧霍尔传感器72用于检测涡轮2锁紧转向柱92的位置。
磁铁63和霍尔传感器形成解锁和锁紧的位置监控，提高控制的可靠性，防止控制错误导致电子转向柱锁不正常工作。
当磁铁63与解锁霍尔传感器71发生接触时，说明涡轮2处于解锁的位置，锁舌4处于缩回的状态。
当磁铁63与锁紧霍尔传感器72发生接触时，说明涡轮2处于锁紧的位置，锁舌4处于伸出的状态，锁舌4锁定转向柱92。
如图12和图13所示，拨动杆42与圆柱凸轮曲面27相接触的面设有滑动圆弧面43。
滑动圆弧面43使拨动杆42在圆柱凸轮曲面27上滑动顺畅，避免产生卡滞现象，保证稳定可靠的机械传动效率。
锁舌4的底部设有弹簧孔41，伸出弹簧5插在弹簧孔41内，弹簧孔41使伸出弹簧41的位置固定，并且保持良好的直立状态，提供稳定的弹力。
基座1的顶部设有转向槽16，转向槽16为圆弧槽，转向槽16内装有锁套93，锁套93上转动装有转向柱92；还包括固定板91，固定板91上设有圆弧板，圆弧板与锁套93相匹配，固定板91的两端均固定在基座1的顶部。
固定板91和圆弧槽使锁套93固定简单可靠。
Claims (10)
1.一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，包括
基座，所述基座的底部设有转动柱，所述基座的顶部设有导向孔，所述导向孔为通孔；
锁舌，所述锁舌滑动插在导向孔内，所述锁舌沿导向孔上下升降，所述锁舌用于锁定转向柱，所述锁舌的底部设有拨动杆；
涡轮，所述涡轮的中心设有涡孔，所述涡轮转动安装在转动柱上，所述涡孔与转动柱为间隙配合，所述涡轮的顶部压在基座的底部，所述涡轮的底部设有圆柱凸轮曲面，所述圆柱凸轮曲面与拨动杆相匹配，所述圆柱凸轮曲面用于驱动锁舌升降；
定位螺钉，所述定位螺钉的螺杆固定在转动柱上，所述定位螺钉的螺帽压在涡孔的底部，所述定位螺钉用于将涡轮限制至转动柱上；
蜗杆，所述蜗杆与涡轮啮合；
电机，所述电机固定在基座的底部，所述蜗杆固定在电机轴上；
保护罩，所述保护罩固定在基座的底部；
伸出弹簧，所述伸出弹簧的一端固定在锁舌的底部，所述伸出弹簧的另一端固定在保护罩上。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，所述转动柱包括
底柱，所述底柱设置在基座的底部；
过渡柱，所述过渡柱设置在底柱的顶部；及
顶柱，所述顶柱设置在过渡柱的顶部；
所述顶柱的直径小于底柱的直径，所述过渡柱为圆台；
所述涡孔包括
顶孔，所述顶孔设置在涡轮的顶部；
过渡孔，所述过渡孔设置在顶孔的下方；及
底孔，所述底孔设置在过渡孔的下方；
所述顶孔的直径大于底孔的直径，所述顶孔插在底柱上，所述底孔插在顶柱上。
3.根据权利要求2所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，
所述基座为Zamak5制成，所述涡轮为POM制成；
所述底柱的直径为7.7±0.05mm，所述顶柱的直径为6.7±0.05mm，所述顶孔的直径为6.85±0.05mm，所述底孔的直径为7.85±0.05mm。
4.根据权利要求3所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，所述基座的底部设有限位环，所述涡轮的顶部设有定位环，所述定位环转动位于限位环内，所述定位环与限位环为间隙配合。
5.根据权利要求4所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，
所述限位环的内径为25.26±0.05，所述定位环的外径为25±0.05mm。
6.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，还包括电机固定架，所述电机固定架上设有固定槽，所述电机固定架的一端设有转动槽，所述电机固定架安装在基座的底部，所述电机位于固定槽内，所述转动槽内插有电机轴。
7.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，
所述涡轮的顶部设有扭簧槽；
还包括防锁扭簧，所述防锁扭簧位于扭簧槽内，所述防锁扭簧的一端固定在扭簧槽中，另一端固定在基座上，所述防锁扭簧的扭力方向与涡轮的解锁方向一致。
8.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，还包括
磁铁，所述磁铁固定在涡轮的底部；
电路板，所述电路板固定在基座的底部，且位于涡轮的底部；
解锁霍尔传感器，所述解锁霍尔传感器固定在电路板上，所述解锁霍尔传感器用于检测涡轮解锁转向柱的位置；
锁紧霍尔传感器，所述锁紧霍尔传感器固定在电路板上，所述锁紧霍尔传感器用于检测涡轮锁紧转向柱的位置。
9.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，
所述拨动杆与圆柱凸轮曲面相接触的面设有滑动圆弧面。
10.根据权利要求1所述的一种高稳定性的电子转向柱锁，其特征在于，
所述基座的顶部设有转向槽，所述转向槽为圆弧槽，所述转向槽内装有锁套，所述锁套上转动装有转向柱；
还包括固定板，所述固定板上设有圆弧板，所述圆弧板与锁套相匹配，所述固定板的两端均固定在基座的顶部。
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