CN109972939A - 一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构 - Google Patents

一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车门锁，属于汽车工程领域。一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，构造了具有奇异位形弹簧连杆机构的可动辅助棘爪，该辅助棘爪与棘轮接触型面为滚子，减小棘轮与主、辅棘爪碰撞与磨损。弹簧连杆机构由前端带有滚子的辅助棘爪连杆、弹簧铰接构成，辅助棘爪先于主棘爪与棘轮接触，可利用滚子及弹簧吸收棘轮冲击，随后主棘爪与棘轮接触；滚子转轴中心、辅助棘爪转轴中心和弹簧支座中心共线时为该弹簧连杆机构的奇异位形，可实现辅助棘爪与主棘爪快速切换，达到主棘爪锁止棘轮。本发明提出的新型棘轮双棘爪机构，保持一般棘轮棘爪机构安全锁止特性，减小了棘轮棘爪间碰撞和磨损，可广泛用于门锁及其他棘轮棘爪机构。

Description

一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构
技术领域
本发明涉及汽车工程领域，尤其涉及一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构。
背景技术
棘轮棘爪机构广泛应用于各种场合，棘爪棘轮间刚性接触通常会产生较大冲击力，引起较大噪声，导致零部件及系统寿命减弱，降低车门锁使用时的舒适感。目前减弱棘轮棘爪机构碰撞和磨损主要方法是通过接触形面优化设计、开设缓冲槽、改变接触面材质等实现，此类方法虽在降噪、延长零部件寿命方面具有一定效果，但该类方法不具有普遍意义，难以推广。
国内专利CN106468116A公开了有助减少释放耗力的汽车门锁，其原理棘轮棘爪分别在两侧与鼓状体接触，减小车门锁关闭带来的冲击力，及开启所需的开启力。
该专利的棘轮棘爪优化设计使门锁在大密封力下降低车门关闭力和开启力；但其锁止接触面是鼓形面，棘爪棘轮锁止车门可靠性不高，易受外界震动、冲击的影响而意外开启，存在一定的安全隐患。
本发明针对上述不足，提出一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，确保汽车门锁在锁止车门安全性前提下，减少磨损与噪声。
发明内容
本发明基于机构学原理，提供一种较为通用、普遍意义、且具有推广性方案，提出了一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，基于该机构构造的门锁既能实现降低噪声、减少磨损、提高寿命，还能保证锁止车门安全性方案。
技术方案
一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：包括固定设置的棘轮转轴和主棘爪转轴，棘轮安装在所述棘轮转轴上，主棘爪安装在所述主棘爪转轴上，在所述主棘爪上还设置有辅助棘爪，所述辅助棘爪采用具有奇异位形的弹簧连杆机构，在主棘爪之前接触棘轮，延缓减弱棘轮对主棘爪的碰撞，在奇异位置快速弹开，实现主棘爪对棘轮的快速锁止。
进一步，所述辅助棘爪的弹簧连杆机构包括固定设置在主棘爪上的弹簧支座和辅助棘爪转轴，辅助棘爪转轴上安装有辅助棘爪连杆，辅助棘爪连杆前端的上部设置有带有转轴的滚子，在转轴和弹簧支座之间以弹簧相连。
所述辅助棘爪连杆能带动滚子绕辅助棘爪转轴转动，滚子前端位于主棘爪与棘轮接触型面稍外凸处。
所述辅助棘爪转轴、弹簧支座和滚子的转轴初始位置设置为不在一条直线上的三点位置，转轴和弹簧支座之间的弹簧的初始长度小于辅助棘爪连杆的长度与辅助棘爪转轴、弹簧支座之间的长度之和，弹簧的拉伸长度等于辅助棘爪转轴和弹簧支座之间的长度之和。
所述滚子的外沿面凸出在主棘爪凸点型面外，在弹簧拉伸的极限长度时，滚子的外沿面与棘轮凸轮边缘表面接触。
进一步，所述棘轮转轴上套装有棘轮扭簧，用于棘轮的复位；所述主棘爪转轴上套装有主棘爪扭簧，用于主棘爪的复位。
进一步，在所述棘轮侧面还设置有锁柱，用于作为棘轮的驱动及限位。
进一步，所述棘轮转轴和主棘爪转轴固定设置在汽车门锁的整锁锁盒内。
有益效果
本发明减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，在主棘爪上添加有弹簧连杆机构的辅助棘爪，利用辅助棘爪上滚子的滚动摩擦减少棘轮与辅助棘爪的磨损，同时辅助棘爪上弹簧连杆机构与主棘爪上扭簧配合，减小棘轮与棘爪的第一次碰撞，延迟棘轮与主棘爪的接触，减缓棘轮对主棘爪的碰撞；当主棘爪与棘轮接触时，辅助棘爪减小棘轮与主棘爪接触力；辅助棘爪在奇异位置快速弹开，实现主棘爪对棘轮的快速锁止。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的机构原理示意图；
图3为辅助棘爪的结构示意图；
图4为本发明的机构初始状态示意图；
图5(a)是机构在到达奇异位形前的结构示意图；
图5(b)是机构在到达奇异位形前的辅助棘爪机构原理示意图；
图6(a)是机构处于奇异位形时的结构示意图；
图6(b)是机构处于奇异位形时的辅助棘爪机构原理示意图；
图7(a)是机构过奇异位形后的结构示意图；
图7(b)是机构过奇异位形后的辅助棘爪机构原理示意图；
图8是机构安装在整锁中到达奇异位形前的结构示意图；
图9是机构安装在整锁中处于奇异位形时的结构示意图；
图10是机构安装在整锁中过奇异位形后的结构示意图。
其中：1-锁柱、2-棘轮、3-棘轮扭簧、4-棘轮转轴、5-主棘爪、6-主棘爪扭簧、7-主棘爪转轴、8-弹簧支座、9-弹簧、10-辅助棘爪转轴、11-辅助棘爪连杆、12-转轴、13-滚子、14-棘轮凸轮边缘表面、15-棘轮锁止表面、16-整锁锁盒。
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。
本发明提出的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，包括固定设置的棘轮转轴和主棘爪转轴，棘轮安装在所述棘轮转轴上，主棘爪安装在所述主棘爪转轴上，在所述主棘爪上还设置有辅助棘爪，所述辅助棘爪采用具有奇异位形的弹簧连杆机构，在主棘爪之前接触棘轮，延缓减弱棘轮对主棘爪的碰撞，在奇异位置快速弹开，实现主棘爪对棘轮的快速锁止。
采用上述设计方案，设置包括主棘爪和辅助棘爪的双棘爪单棘轮机构，能够减弱棘爪和棘轮之间的碰撞，且辅助棘爪的滚动滑动还可以减少磨损，利用双棘爪的奇异位形加速辅助棘爪与主棘爪切换，非常适用于汽车侧门锁卡板与棘爪接触运动使锁舌被锁紧的过程。
如附图1所示，辅助棘爪的弹簧连杆机构包括固定设置在主棘爪5上的弹簧支座8和辅助棘爪转轴10，辅助棘爪转轴10上安装有辅助棘爪连杆11，辅助棘爪连杆11前端的上部设置有带有转轴12的滚子13，在转轴12和弹簧支座8之间以弹簧9相连。
辅助棘爪转轴10、弹簧支座8和滚子的转轴12初始位置设置为不在一条直线上的三点位置，转轴12和弹簧支座8之间的弹簧9的初始长度小于辅助棘爪连杆11的长度与辅助棘爪转轴10、弹簧支座8之间的长度之和，弹簧9的拉伸长度等于辅助棘爪转轴10和弹簧支座8之间的长度之和。
辅助棘爪连杆11能带动滚子13绕辅助棘爪转轴10转动，滚子13前端位于主棘爪5与棘轮2接触面稍外凸处。滚子13的外沿面凸出在主棘爪5凸点型面外，在弹簧拉伸的极限长度时，滚子13的外沿面与棘轮凸轮边缘表面14接触。
附图1中，锁柱1可驱动棘轮2旋转(逆时针)，其中棘轮转轴4和主棘爪转轴7为固定件，将棘轮2和主棘爪5固定在汽车侧门锁的整锁锁盒16上，辅助棘爪转轴10固定在主棘爪5上。
棘轮扭簧3，布置在棘轮转轴4上，其上端与棘轮转轴4固连，其下端与棘轮2接触，用于提供棘轮2复位转动(顺时针)。
棘轮2，由锁柱1提供驱动，并沿棘轮转轴4中心线转动(逆时针)，同时给棘轮扭簧提供的复位旋转力(逆时针)，棘轮2驱动旋转中利用棘轮凸轮边缘表面14拨开辅助棘爪连杆11和主棘爪5，锁柱1完成驱动，棘轮逆时针旋转运动停止，棘轮扭簧3力作用下棘轮开始顺时针复位旋转，复位旋转使其棘轮锁止表面15与主棘爪接触，棘轮复位旋转停止，锁柱1被锁止，即完成车门上锁。主棘爪5，受棘轮凸轮边缘表面14的力作用而绕主棘爪转轴7转动(顺时针)，其上层布置有辅助棘爪11，配合辅助棘爪11上的滚子13与棘轮2接触，最终与棘轮锁止表面15接触限制棘轮2的复位转动(顺时针)。
主棘爪扭簧6，布置在主棘爪转轴7上，其一端与主棘爪转轴7固连，另一端与主棘爪5接触，用于提供主棘爪扭簧6绕主棘爪转轴7的复位转动(逆时针)。
弹簧9，一端固定在滚子转轴12上，另一端固定在主棘爪5上弹簧支座8处，在受拉情况下作用于滚子的转轴12，使辅助棘爪连杆11绕辅助棘爪转轴10旋转(顺时针)运动。
辅助棘爪连杆11，一端布置在辅助棘爪转轴10上，另一端布置于滚子的转轴12上，用于与滚子13初始段接触时带动滚子13局部旋转(顺势针)运动和绕辅助棘爪转轴10转动(顺时针)，并在第二运动阶段减缓主棘爪5旋转(逆时针)加速主棘爪5对棘轮2的锁止。
滚子13置于辅助棘爪连杆11上端，用于在机构运动阶段与棘轮凸轮边缘表面14滚动接触带动辅助棘爪连杆11相对辅助棘爪转轴10转动(顺时针)。
图2为运动原理示意图，ν1为锁柱1提供的驱动速度，ω1为棘轮扭簧的复位旋转方向，ω2为主棘爪扭簧的复位旋转方向。
图4为机构初始状态示意图，棘轮2与主辅棘爪处于分离状态。
本发明的棘爪棘轮机构的工作过程如下：
如图5-图7所示结构示意图，在运动初始阶段，在锁柱1对棘轮2的驱动作用下，棘轮2相对棘轮转轴4旋转(逆时针)，棘轮2与辅助棘爪连杆11上的滚子13和主棘爪5先后接触，使主棘爪扭簧6产生复位扭转力(逆时针)，使主棘爪5相对主棘爪转轴7具有逆时针转动趋势。当棘轮2在驱动力下旋转(逆时针)时，棘轮凸轮边缘表面14带动滚子13相对滚子转轴12顺时针转动、辅助棘爪连杆11相对辅助棘爪转轴10顺时针转动。
当辅助棘爪连杆11旋转至滚子的转轴12和辅助棘爪转轴10与弹簧支座8位于一条直线时，主棘爪5旋转至与棘轮锁止表面15接触，辅助棘爪机构处于奇异位置状态，此时弹簧9伸长量处于极限值，弹簧9会将辅助棘爪连杆11迅速弹开，滚子13与棘轮凸轮锁止表面14迅速脱离。
在辅助棘爪机构弹开后，主棘爪5会加速锁止棘轮2，棘轮2驱动旋转(逆时针)停止时，棘轮2会在棘轮扭簧3的作用下转动(逆时针)，直至棘轮锁止表面15与主棘爪5接触，以阻止棘轮2继续转动，实现锁止。
如图8-10所示，是双棘爪单棘轮机构安装在整锁锁盒16中的辅助棘爪机构处于奇异位形前、奇异位形时、奇异位形后的状态。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：包括固定设置的棘轮转轴(4)和主棘爪转轴(7)，棘轮(2)安装在所述棘轮转轴(4)上，主棘爪(5)安装在所述主棘爪转轴(7)上，在所述主棘爪(5)上还设置有辅助棘爪，所述辅助棘爪采用具有奇异位形的弹簧连杆机构，在主棘爪之前接触棘轮，延缓减弱棘轮对主棘爪的碰撞，在奇异位置快速弹开，实现主棘爪对棘轮的快速锁止。
2.如权利要求1所述的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：所述辅助棘爪的弹簧连杆机构包括固定设置在主棘爪上的弹簧支座(8)和辅助棘爪转轴(10)，辅助棘爪转轴(10)上安装有辅助棘爪连杆(11)，辅助棘爪连杆(11)前端的上部设置有带有转轴(12)的滚子(13)，在转轴(12)和弹簧支座(8)之间以弹簧相连。
3.如权利要求2所述的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：所述辅助棘爪连杆(11)能带动滚子(13)绕辅助棘爪转轴(10)转动，滚子(13)前端位于主棘爪与棘轮接触型面稍外凸处。
4.如权利要求2所述的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：所述辅助棘爪转轴(10)、弹簧支座(8)和滚子的转轴(12)中心初始位置设置为不在一条直线上的三点位置，转轴(12)和弹簧支座(8)之间弹簧的初始长度小于辅助棘爪连杆(11)的长度与辅助棘爪转轴(10)、弹簧支座(8)之间的长度之和，弹簧的拉伸后长度等于辅助棘爪转轴(10)和弹簧支座(8)之间的长度之和。
5.如权利要求4所述的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：所述滚子(13)的外沿面凸出在主棘爪凸点型面外，在弹簧拉伸的极限长度时，滚子(13)的外沿面与棘轮凸轮边缘表面(14)接触。
6.如权利要求1所述的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：所述棘轮转轴上套装有棘轮扭簧，用于棘轮的复位；所述主棘爪转轴上套装有主棘爪扭簧，用于主棘爪的复位。
7.如权利要求1所述的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：在所述棘轮侧面还设置有锁柱，用于作为棘轮的驱动及限位。
8.如权利要求1所述的减弱碰撞减少磨损具有主辅棘爪的新型棘轮棘爪机构，其特征在于：所述棘轮转轴(4)和主棘爪转轴(7)固定设置在汽车门锁的整锁锁盒内。
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