汽车锁锁紧机构设计研究

何正远

摘 要：针对汽车锁的性能要求进行简单分析，阐述汽车锁锁紧机构的工作状态，且基于力学视角分析汽车锁锁紧机构设计中需要注意的各类问题。在科学分析的基础上，提升汽车锁锁紧机构设计的整体效果，对现代汽车锁锁紧机构设计质量的提升也能够产生重要影响。

关键词：汽车锁；锁紧机构设计

中图分类号：U463.85+4 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）20-0341-02

汽车锁锁紧机构设计期间，汽车门盖系统与行车安全密切相关，汽车锁锁紧机构设计期间，需要在满足其功能、装饰需求的基础上，保证其应用的安全性，对现代乘客的安全与汽车应用的安全等均能够产生重要影响。汽车所示锁紧机构在汽车锁设计中的应用，需要在明确其结构的基础上展开设计活动，通过棘轮和棘爪的相互啮合达到锁止的作用。文章将结合承压式结构的特征进行分析，希望能对相关研究活动的开展奠定良好基础。

1 汽车锁锁紧机构的性能要求

汽车锁锁紧机构设计期间，需要保证其性能满足《汽车罩（盖）锁系统》（GB 11568）与《汽车车门锁以及车门保持件的性能要求和实验方法》（GB 15086）中相关内容[1]。结合国际标准，需要制定清晰的技术规范，保证其性能应用的效果，具体内容如下。

1.1 适宜的上锁力度

汽车锁锁紧机构需要保持适宜的上锁力度，上锁力度较大的情况下，门盖系统会发生关闭比较困难的情况[2]。在上锁力度相对较小的情况下，则锁系统性能价值难以彰显出来，对整体的管理效果也会产生不良影响。

1.2 适宜的锁止位置

汽车锁设计期间，需要保证门盖系统能够保持在锁止的适宜位置损伤，且在上锁之后任何情况下不能自动打开，且需要克服一定的惯性荷载能力，保证汽车锁的锁紧结果，且保证其应用的安全性。

1.3 适宜的开启能力

汽车锁开启期间，如果开启需要加大力量，则客户操作相对比较困难，特别是针对性一些女性车主而言，使用的舒适度会显著降低[3]。在开启力量相对较小的情况下，则锁系统的性能、可靠性也会显著降低，难以切实发挥其应用优势。在汽车锁锁紧机构设计期间，需要保证适宜的开启能力，且需要在全面生命周期均均需要保证其各项应用功能。

2 汽车锁锁紧机构的工作状态

卡板式锁紧机构主要是应用棘轮棘爪机构单项传动的性能，发挥机构的实际运行作用，达到运动与锁止的作用效果[4]。结合锁紧结构的锁止与开启顺序，汽车锁锁紧机构的工作状态主要可以划分为开启、上锁、锁止以及解锁等状态。

在实际的应用过程中，卡板式锁紧机构处于开启状态下，在关闭门盖系统之后，锁扣会向上运动，推动棘轮复位弹簧产生的力量。在棘轮转动到适当位置后，棘爪在棘爪弹簧的推动下，逆时针旋转下，锁向棘轮齿槽。棘轮弹簧和棘爪弹簧的影响效果下，棘轮和棘爪能够全面进行融合，构成啮合面。

门盖系统在密封力的影响下，锁扣会向下拉动棘轮，棘轮压紧棘爪，且在啮合面上会形成一定的正压力，达到锁紧的目的[5]。解锁力影响下，棘爪能够完全克服系统的摩擦力，且棘爪的弹簧阻力也会显著降低，在顺时针的作用效果下，棘爪达到转动位置，开始转动解锁，棘轮在棘轮弹簧的影响下，会沿着顺时针的方向达到开启状态，完成锁止与开启的活动。

3 汽车锁锁紧机构设计

汽车锁锁紧结构设计期间，需要展开科学的视角上进行分析，满足其力学设计要求，提升汽车锁锁紧结构设计的整体效果。

3.1 上锁过程的力学分析

汽车锁锁紧机构设计期间，需要保证适宜的上锁力。通常而言评价上锁力量的量化指标即为最小静态锁止力。最小静态锁止力指的是锁扣均衡速度下，将棘轮推到开始锁止的位置时，需要的最小力量。在开始锁止位置期间，需要对棘轮实施受力情况的分析，结合其力矩进行合理计算，公式为：

在公式中，FSmin為最小静态锁止力，N；n即为运动状态下，FSmin所能够达到的转动中心力臂。MFS为棘轮弹簧的复位扭矩，N·mm；k即为棘轮弹簧的倔强系数，α即为棘轮的转动角度，Mf为棘轮与棘轮铆钉中间的摩擦扭矩，N·mm。因为Mf相对较小，通常情况下低于10N·mm，故而可以忽略不计。进而得到公式：

根据公式能够看出，在棘轮转动中心和锁止位置确定之后，n为定值。随着FSmin的上升，k和α的数值也会不断增加。在达到较大数值之后，锁扣需要产生较大力量，进而将棘轮推动到上锁的部分，对汽车锁体上锁会带来阻碍性影响，上锁相对比较困难。棘轮在弹簧的复位力量不能过低，否则难以克服棘轮的转动阻力。在棘轮设计的过程中，需要结合棘轮转动的角度、系统的摩擦力量以及最小静态锁止力的实际需求进行分析，明确适宜的倔强系数。

3.2 锁止位置的力学分析

在汽车锁锁紧结构锁止位置中，棘轮弹簧影响下，棘轮在啮合面上会对棘爪增加一个正压力。棘爪啮合面设计的过程中，为了增强锁紧结构的性能，可以应用偏心设计的方法。在棘爪转动中心和啮合面设计期间，需要避免两者中心重合。正压力不过转动中心，正压力在转动的中间会构成转动特点的力矩，对锁紧机构的应用效果会产生阻碍性影响。

以啮合面和转动中心点连线为分界线，可以将偏心设计为下列3种形式，即为啮合面中心在分界线左边；啮合面中心在分界线右边以及啮合面中心在分界线上三种形式。

3.2.1 啮合面中心在分界线左边

在啮合面中心于分界线左边的情况下，棘爪受力的效果相对比较均衡。这个过程中棘轮与棘爪没有相对运动的特征，啮合面上仅仅具有正压力，没有摩擦力。实际的受体图如图1所示。

棘轮受力期间，不考虑轴承转动所产生的摩擦力，力矩平衡公式即为：

Nxt2=FSealt1+MFS

在公式中，Nx为棘轮对棘爪正压力所产生的反力作用，Nx=N，N；t2即为Nx转动期间中心的力臂，mm。即为锁止状态下门盖系统为锁紧机构所产生的密封力量，N；t1即为中东中心的力臂，mm。

3.2.2 啮合面中心在分界线右边

啮合面中心在分界线右侧的情况下，棘爪的受力效果也会产生一定影响。棘轮对棘爪的正压力构成为一个解锁方向的力矩。在实际的运动过程中，棘爪和棘轮之间没有相对运动的特征，在啮合面上没有摩擦力。力矩平衡特征如图2所示，汽车锁棘爪受力的情况也会产生影响。

在Ff低于最大静摩擦力的情况下，棘爪相对棘轮具有相对运动的趋势。这个过程中，啮合面中心仅有静摩擦力。在Ff高于最大静摩擦力的情况下，棘爪相较于棘轮具有相对运动的特征，这个过程中啮合面中心面上会出现动摩擦力，进而对汽车锁锁紧结构设计的效果也会产生影响。

3.2.3 啮合面中心在分界线上

啮合面中心在分界线上的情况下，棘爪的受力效果也会产生变化，棘爪转动期间，转动中心的力量也会发生变化。设计期间需要充分分析正压力对汽车锁锁紧机构也能够产生的影响，正压力印象下锁紧机构通常对锁止、解锁性能不会产生影响。

4 结束语

汽车锁锁紧结构设计期间，需要在明确其性能与要求的基础上，展开安全性与应用性的视角上进行综合分析。通常将锁紧机构设计为自锁的模式，严格控制汽车锁锁紧结构，避免自解锁风险问题的发生，对汽车的安全与乘客的安全均能够产生重要影响。未来科学技术发展与生产工艺持续创新的环境下，还需要进一步提升汽车锁锁紧结构研究的重视程度，创新应用技术与应用理念，为汽车锁锁紧机构设计质量的持续提升奠定良好基础。

参考文献

[1]孙国栋，杨林杰，张 杨，等.一种汽车锁扣铆点的视觉检测方法[J].计算机测量与控制，2015，23（08）：2769～2772.

[2]王溶溶.基于指纹识别的汽车无线遥控门锁系统设计[J].机械，2015，42（S1）：49～50+99.

[3]符 锐.汽车锁芯装配控制系统研究[J].电子技术与软件工程，2015（08）：119～120.

[4]倪桂荣.再談汽车锁环式惯性同步器[J].汽车维修，2014（07）：10～13.

[5]汪 祥，贺占魁，李 涛.汽车锁锁紧机构设计[J].汽车工程师，2014（06）：39～43.

收稿日期：2018-6-12