汽車鎖鎖緊機構設計研究

何正遠

摘 要：針對汽車鎖的性能要求進行簡單分析，闡述汽車鎖鎖緊機構的工作狀態，且基于力學視角分析汽車鎖鎖緊機構設計中需要注意的各類問題。在科學分析的基礎上，提升汽車鎖鎖緊機構設計的整體效果，對現代汽車鎖鎖緊機構設計質量的提升也能夠產生重要影響。

關鍵詞：汽車鎖；鎖緊機構設計

中圖分類號：U463.85+4 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）20-0341-02

汽車鎖鎖緊機構設計期間，汽車門蓋系統與行車安全密切相關，汽車鎖鎖緊機構設計期間，需要在滿足其功能、裝飾需求的基礎上，保證其應用的安全性，對現代乘客的安全與汽車應用的安全等均能夠產生重要影響。汽車所示鎖緊機構在汽車鎖設計中的應用，需要在明確其結構的基礎上展開設計活動，通過棘輪和棘爪的相互嚙合達到鎖止的作用。文章將結合承壓式結構的特征進行分析，希望能對相關研究活動的開展奠定良好基礎。

1 汽車鎖鎖緊機構的性能要求

汽車鎖鎖緊機構設計期間，需要保證其性能滿足《汽車罩（蓋）鎖系統》（GB 11568）與《汽車車門鎖以及車門保持件的性能要求和實驗方法》（GB 15086）中相關內容[1]。結合國際標準，需要制定清晰的技術規范，保證其性能應用的效果，具體內容如下。

1.1 適宜的上鎖力度

汽車鎖鎖緊機構需要保持適宜的上鎖力度，上鎖力度較大的情況下，門蓋系統會發生關閉比較困難的情況[2]。在上鎖力度相對較小的情況下，則鎖系統性能價值難以彰顯出來，對整體的管理效果也會產生不良影響。

1.2 適宜的鎖止位置

汽車鎖設計期間，需要保證門蓋系統能夠保持在鎖止的適宜位置損傷，且在上鎖之后任何情況下不能自動打開，且需要克服一定的慣性荷載能力，保證汽車鎖的鎖緊結果，且保證其應用的安全性。

1.3 適宜的開啟能力

汽車鎖開啟期間，如果開啟需要加大力量，則客戶操作相對比較困難，特別是針對性一些女性車主而言，使用的舒適度會顯著降低[3]。在開啟力量相對較小的情況下，則鎖系統的性能、可靠性也會顯著降低，難以切實發揮其應用優勢。在汽車鎖鎖緊機構設計期間，需要保證適宜的開啟能力，且需要在全面生命周期均均需要保證其各項應用功能。

2 汽車鎖鎖緊機構的工作狀態

卡板式鎖緊機構主要是應用棘輪棘爪機構單項傳動的性能，發揮機構的實際運行作用，達到運動與鎖止的作用效果[4]。結合鎖緊結構的鎖止與開啟順序，汽車鎖鎖緊機構的工作狀態主要可以劃分為開啟、上鎖、鎖止以及解鎖等狀態。

在實際的應用過程中，卡板式鎖緊機構處于開啟狀態下，在關閉門蓋系統之后，鎖扣會向上運動，推動棘輪復位彈簧產生的力量。在棘輪轉動到適當位置后，棘爪在棘爪彈簧的推動下，逆時針旋轉下，鎖向棘輪齒槽。棘輪彈簧和棘爪彈簧的影響效果下，棘輪和棘爪能夠全面進行融合，構成嚙合面。

門蓋系統在密封力的影響下，鎖扣會向下拉動棘輪，棘輪壓緊棘爪，且在嚙合面上會形成一定的正壓力，達到鎖緊的目的[5]。解鎖力影響下，棘爪能夠完全克服系統的摩擦力，且棘爪的彈簧阻力也會顯著降低，在順時針的作用效果下，棘爪達到轉動位置，開始轉動解鎖，棘輪在棘輪彈簧的影響下，會沿著順時針的方向達到開啟狀態，完成鎖止與開啟的活動。

3 汽車鎖鎖緊機構設計

汽車鎖鎖緊結構設計期間，需要展開科學的視角上進行分析，滿足其力學設計要求，提升汽車鎖鎖緊結構設計的整體效果。

3.1 上鎖過程的力學分析

汽車鎖鎖緊機構設計期間，需要保證適宜的上鎖力。通常而言評價上鎖力量的量化指標即為最小靜態鎖止力。最小靜態鎖止力指的是鎖扣均衡速度下，將棘輪推到開始鎖止的位置時，需要的最小力量。在開始鎖止位置期間，需要對棘輪實施受力情況的分析，結合其力矩進行合理計算，公式為：

在公式中，FSmin為最小靜態鎖止力，N；n即為運動狀態下，FSmin所能夠達到的轉動中心力臂。MFS為棘輪彈簧的復位扭矩，N·mm；k即為棘輪彈簧的倔強系數，α即為棘輪的轉動角度，Mf為棘輪與棘輪鉚釘中間的摩擦扭矩，N·mm。因為Mf相對較小，通常情況下低于10N·mm，故而可以忽略不計。進而得到公式：

根據公式能夠看出，在棘輪轉動中心和鎖止位置確定之后，n為定值。隨著FSmin的上升，k和α的數值也會不斷增加。在達到較大數值之后，鎖扣需要產生較大力量，進而將棘輪推動到上鎖的部分，對汽車鎖體上鎖會帶來阻礙性影響，上鎖相對比較困難。棘輪在彈簧的復位力量不能過低，否則難以克服棘輪的轉動阻力。在棘輪設計的過程中，需要結合棘輪轉動的角度、系統的摩擦力量以及最小靜態鎖止力的實際需求進行分析，明確適宜的倔強系數。

3.2 鎖止位置的力學分析

在汽車鎖鎖緊結構鎖止位置中，棘輪彈簧影響下，棘輪在嚙合面上會對棘爪增加一個正壓力。棘爪嚙合面設計的過程中，為了增強鎖緊結構的性能，可以應用偏心設計的方法。在棘爪轉動中心和嚙合面設計期間，需要避免兩者中心重合。正壓力不過轉動中心，正壓力在轉動的中間會構成轉動特點的力矩，對鎖緊機構的應用效果會產生阻礙性影響。

以嚙合面和轉動中心點連線為分界線，可以將偏心設計為下列3種形式，即為嚙合面中心在分界線左邊；嚙合面中心在分界線右邊以及嚙合面中心在分界線上三種形式。

3.2.1 嚙合面中心在分界線左邊

在嚙合面中心于分界線左邊的情況下，棘爪受力的效果相對比較均衡。這個過程中棘輪與棘爪沒有相對運動的特征，嚙合面上僅僅具有正壓力，沒有摩擦力。實際的受體圖如圖1所示。

棘輪受力期間，不考慮軸承轉動所產生的摩擦力，力矩平衡公式即為：

Nxt2=FSealt1+MFS

在公式中，Nx為棘輪對棘爪正壓力所產生的反力作用，Nx=N，N；t2即為Nx轉動期間中心的力臂，mm。即為鎖止狀態下門蓋系統為鎖緊機構所產生的密封力量，N；t1即為中東中心的力臂，mm。

3.2.2 嚙合面中心在分界線右邊

嚙合面中心在分界線右側的情況下，棘爪的受力效果也會產生一定影響。棘輪對棘爪的正壓力構成為一個解鎖方向的力矩。在實際的運動過程中，棘爪和棘輪之間沒有相對運動的特征，在嚙合面上沒有摩擦力。力矩平衡特征如圖2所示，汽車鎖棘爪受力的情況也會產生影響。

在Ff低于最大靜摩擦力的情況下，棘爪相對棘輪具有相對運動的趨勢。這個過程中，嚙合面中心僅有靜摩擦力。在Ff高于最大靜摩擦力的情況下，棘爪相較于棘輪具有相對運動的特征，這個過程中嚙合面中心面上會出現動摩擦力，進而對汽車鎖鎖緊結構設計的效果也會產生影響。

3.2.3 嚙合面中心在分界線上

嚙合面中心在分界線上的情況下，棘爪的受力效果也會產生變化，棘爪轉動期間，轉動中心的力量也會發生變化。設計期間需要充分分析正壓力對汽車鎖鎖緊機構也能夠產生的影響，正壓力印象下鎖緊機構通常對鎖止、解鎖性能不會產生影響。

4 結束語

汽車鎖鎖緊結構設計期間，需要在明確其性能與要求的基礎上，展開安全性與應用性的視角上進行綜合分析。通常將鎖緊機構設計為自鎖的模式，嚴格控制汽車鎖鎖緊結構，避免自解鎖風險問題的發生，對汽車的安全與乘客的安全均能夠產生重要影響。未來科學技術發展與生產工藝持續創新的環境下，還需要進一步提升汽車鎖鎖緊結構研究的重視程度，創新應用技術與應用理念，為汽車鎖鎖緊機構設計質量的持續提升奠定良好基礎。

參考文獻

[1]孫國棟，楊林杰，張 楊，等.一種汽車鎖扣鉚點的視覺檢測方法[J].計算機測量與控制，2015，23（08）：2769～2772.

[2]王溶溶.基于指紋識別的汽車無線遙控門鎖系統設計[J].機械，2015，42（S1）：49～50+99.

[3]符 銳.汽車鎖芯裝配控制系統研究[J].電子技術與軟件工程，2015（08）：119～120.

[4]倪桂榮.再談汽車鎖環式慣性同步器[J].汽車維修，2014（07）：10～13.

[5]汪 祥，賀占魁，李 濤.汽車鎖鎖緊機構設計[J].汽車工程師，2014（06）：39～43.

收稿日期：2018-6-12