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汽车锁锁紧机构设计

文档名称:汽车锁锁紧机构设计
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上传者:ynwswlh
添加时间:2017/06/17
内容摘要:
ww.XUCLILLU.com
014(6)
E汽车工程师
FOCUS技术聚焦
Auto Enein
Feature
汽车锁锁紧机构设计
贺卣魁李涛
泛亚汽车技术中心
摘要:锁紧机构是汽车锁的核心机构,锁紧机构的设计将直接影响汽车锁的安全性和可靠性。文章以卡板式锁紧机构为
基础,通过力学分析,建立了锁紧机构的结构参数与锁体性能之间的关系。分析结果表明:从安全性和可靠性角度考虑,
一般应将锁紧机构设计为自锁形式;当不得不采用解锁形式的结构时,需要控制解锁面的偏心角尽量小,以免产生自解
锁风险。文章的分析结果为卡板式汽车锁体锁紧机构的设计提供了设计依据。
关键词:汽车锁;锁紧机构;啮合面;力学分析
Design of Vehicle Latchs Lock Mechanism
Abstract Lock mechanism is the core in the vehicle latch. The design of lock mechanism will directly affect the safety and
reliability of the vehicle latch. Taking the hook lock mechanism as an example, the theoretic relationship between the structure
parameter and the vehicle latch performance was established using dynamics analysis. Considering the safety and reliability of
latch, the lock mechanism should be designed as self-lock structure. When the self-unlock mechanism needs to be used, the
partiality angle should be designed as small as possible to avoid the self-unlock risk
Key words: Vehicle latch; Lock mechanism; Meshing engagement surface; Dynamics analysis
汽车锁是汽车门盖系统中和行车安全相关的重要统关闭困难;上锁力过小,锁系统可靠性低。2)能可靠
功能件,它是集功能性、安全性和装饰性于一体的运动地将门盖系统保持在锁止位置,在任何工况下不能自
机构。其功能旨在保证客户和乘客在用车过程中人身动打开,能克服一定的惯性载荷。3)有合适的开启力。
和财产的安全。汽车锁锁紧机构是汽车锁实现上述功开启力过大,客户操作困难;开启力过小,锁系统可靠
能的核心机构。汽车锁的锁紧机构有卡板式、齿轮齿性低。4)在整个生命周期,都要具有上述功能。
条式和钩簧式3种结构。其中卡板式结构是目前应用2锁紧机构的工作状态
最为广泛的汽车锁锁紧机构,主要由棘轮、棘爪、棘轮
卡板式锁紧机构是应用棘轮棘爪机构单向传动的
铆钉、棘爪铆钉、棘轮复位弹簧、棘爪复位弹簧和底板特性,实现机构的运动和锁止的四。按照锁紧机构的锁
组成,有承压式和抗拉式2种形式。它是通过棘轮和棘止和开启顺序,汽车锁锁紧机构的工作状态分为开启、
爪的相互啮合来实现锁止的。文章以承压式结构为基上锁、锁止和解锁4个状态,如图1所示。
础,对卡板式锁紧机构的受力状态进行深人的分析,给
出了锁紧机构各参数和锁体性能之间的关系,为卡板
式汽车锁体锁紧机构的设计提供设计依据。
1汽车锁的性能要求
棘轮运动方向
关于锁的性能要求在GB11568《汽车罩(盖)锁系
统》和CB15086《汽车门锁以及车门保持件的性能要求
和实验方法》中有详细的说明。文章根据上述国标要
O
求,结合某单位的技术规范,总结了汽车门盖锁系统的
锁扣运动方向
4项性能要求:1)有合适的上锁力。上锁力过大,门盖系
初始上锁位
39
ww. XLLCLIILI,ceom
技术聚焦 FOCUS
汽车工程师
2014年6月
技术看点
力是指锁扣匀速的将棘轮推到开始锁止位置时需要的
最小力。所以在开始锁止位置对棘轮进行受力分析,如
图2所示,由力矩平衡可知
棘爪运动方向
Fs min=Mis+ M=ka+M,
式中:Rm一最小的静态锁止力,N;
n--Fm对转动中心的力臂,mm
Ms棘轮弹簧的复位扭矩,N·mm;
b初始锁止位
k一棘轮弹簧的倔强系数;
a一棘轮的转动角度,(°);
棘轮棘爪啮合面
M一棘轮和棘轮铆钉之间的摩擦扭矩,N·mm
由于M很小(一般要求小于10N-mm),在此忽略不
考虑。故:
F

由式(1)可知,当棘轮转动中心和锁扣锁止位置确
c完全锁止位
定后,n为定值,F随着k和的増大而增大。当Fm
很大时,锁扣需要提供一个很大的力才能将棘轮推到
上锁位置,这将造成锁体上锁困难。当然,棘轮弹簧的复
棘轮运动方向
位力也不能过小,否则将无法克服棘轮的转动阻力。在
棘爪运动方向
设计棘轮弹簧时,要根据棘轮转动的角度、系统的摩擦
力矩和最小静态锁止力的要求来选择合适的倔强系数。
解锁力F
d解锁位
图1卡板式锁紧机构的工作状态
图1a所示的卡板式锁紧机构的开启状态,当关闭
门盖系统时,锁扣会向上运动(图1a所示),推动棘轮
逆时针转动,从而推开棘爪,并克服由棘轮复位弹簧产
生的力矩;当棘轮转动到图1b所示的开始锁止位置
时,棘爪在棘爪弹簧的推动下,逆时针转动,锁向棘轮
齿槽;图1c所示的锁紧机构的锁止状态,在棘轮弹簧
图2开始锁止位置棘轮受力图
和棘爪弹簧的作用下,棘轮和棘爪完全啮合在一起并3.2锁止位置力学分析
形成啮合面。此时在门盖系统密封力的作用下,锁扣会
当锁紧结构在锁止位置时,在棘轮弹簧的作用下,
向下拉棘轮,使得棘轮压紧棘爪,并在啮合面上产生压棘轮会在啮合面上对棘爪施加一个正压力。在棘爪啮
紧力(正压力),完成锁止;在图1d中,在解锁力(F)的合面设计时,为了改善锁紧机构的性能,往往采用偏心
作用下,棘爪克服系统的摩擦力和棘爪弹簧的阻力顺设计。即棘爪转动中心和啮合面中心不重合,此时正压
时针转动,当棘爪转动到开始解锁位时,棘轮在棘轮弹力不过转动中心,正压力对转动中心会形成一个转动
簧的推动下,顺时针转动到图1a所示的开启状态,这力矩,从而影响锁紧机构的性能。图3示出汽车锁棘爪
就完成整个锁止和开启的过程。
啮合面中心位置示意图。以啮合点和转动中心点的连
3锁紧机构的力学分析
线为分界线,可以将偏心设计分为3种:啮合面中心在
3.1上锁过程力学分析
分界线左側(图3所示A区)、啮合面中心在分界线右
汽车锁系统需要有合适的上锁力。一般说来,评价侧(图3所示B区)和啮合面中心在分界线上。下面对
上锁力的量化指标是最小静态锁止力。最小静态锁止这3种设计进行具体的分析。
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