齿轮互锁型汽车背门铰链的制作方法

本发明属于汽车零部件的技术领域，具体公开了齿轮互锁型汽车背门铰链。

背景技术：

现有的汽车一般都设置有后背门，对开门式的后背门比较常见，其会采用到铰链结构，即将两个金属页片通过销轴连接，使两个金属页片能够发生相对转动，但该结构中金属页片相对转动的角度仅有180°，无法满足后背门更大角度的开门需求，降低了后背门使用的方便性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供齿轮互锁型汽车背门铰链，以解决现有的铰链只能使后背门开启180°的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

齿轮互锁型汽车背门铰链，包括第一铰链、第二铰链和第三铰链，第一铰链和第二铰链通过第一销轴转动连接且第一铰链与第一销轴固接，第二铰链和第三铰链通过第二销轴转动连接且第三铰链与第二销轴固接；

所述第二铰链的上方设置有调节室，所述第一销轴和第二销轴伸入到调节室内，第一销轴上设有第一齿轮和第三齿轮，第二销轴上设有第二齿轮，第一齿轮和第三齿轮分别位于第二齿轮的上方和下方；

所述第一销轴上设有第一单向轴承和第三单向轴承，第一单向轴承上设有第一摩擦轮，第三单向轴承上设第三摩擦轮；第二销轴上设有第二单向轴承和第四单向轴承，第二单向轴承上设有第二摩擦轮，第四单向轴承上设有第四摩擦轮；第一单向轴承和第四单向轴承的单向转动方向相同，第二单向轴承和第三单向轴承的单向转动方向相同；

调节室内设有固定柱、锁紧齿轮、上调节柱、下调节柱和一个调节杆；调节柱转动设置在调节室内，上调节柱的外壁上套接有上摩擦轮，下调节柱的外壁上套接有下摩擦轮，上摩擦轮与第一摩擦轮和第二摩擦轮相抵，下摩擦轮与第三摩擦轮和第四摩擦轮相抵，上调节柱和下调节柱均设有内螺纹，调节杆上设有外螺纹且与上调节柱和下调节柱同时螺纹连接，调节杆与锁紧齿轮连接，调节杆与固定柱键连接且调节杆能够在固定柱上竖直滑动，调节杆的外螺纹具有弹性；锁紧齿轮能够与第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮啮合；

调节室内还设有第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁，第一磁铁位于第一齿轮的上方，第二磁铁位于第二齿轮的下方，第三磁铁位于第三齿轮的下方，第一磁铁、第二磁铁和第三磁铁能够吸引锁紧齿轮。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：

本方案中，锁紧齿轮在初始状态下与第二齿轮啮合，由于锁紧齿轮无法转动，第二销轴与第二齿轮固接、第二销轴与第三铰链固定，第二齿轮也无法转动，所以第二铰链被锁死在第三铰链上无法转动，而此时锁紧齿轮与第一齿轮分离，所以第一齿轮、第一销轴和第一铰链能够在第二铰链上进行转动。第一销轴转动时能够带动第一摩擦轮转动，由于第一摩擦轮与上摩擦轮相抵，且两者之间的摩擦力大，所以第一摩擦轮带动上摩擦轮转动，上摩擦轮带动上调节柱转动，由于上调节柱与调节杆螺纹连接，且调节杆设置在固定柱上，所以调节杆能够向上移动，调节杆再带动锁紧齿轮向上移动，直到锁紧齿轮与第二齿轮分离。锁紧齿轮向上移动时靠近第一磁铁并最终被吸引到第一磁铁上，锁紧齿轮与第一齿轮啮合，第一齿轮无法转动，第一销轴也无法转动，所以第一铰链无法与第二铰链发生相对转动，第一铰链被第二铰链锁死；而此时锁紧齿轮与第二齿轮分离，所以第二铰链能够在第二销轴上进行转动，并且，第二铰链还能够带动第一铰链同时转动。本方案中，第一铰链和第二铰链能够进行两段转动，使车门能够获得更大的转动角度。

进一步，所述调节杆中空，调节杆的内部竖直设有第一键体，固定柱的外壁上竖直设有第一键槽，第一键体滑动设置在第一键槽内。采用本方案，调节杆能够在固定柱上进行上下滑动，且第一键槽和第一键体的结构能够在水平方向上对调节杆进行限位，使调节杆无法转动。

进一步，所述调节杆的外壁上设有第二键体，锁紧齿轮的内壁上设有第二键槽，第二键体滑动设置在第二键槽内，调节杆的外壁上还设有弹性件，弹性件远离调节杆的一端与锁紧齿轮连接。采用本方案，锁紧齿轮能够在调节杆上进行上下滑动但不能转动，第一磁铁和第二磁铁能够吸引锁紧齿轮，使锁紧齿轮快速被吸引在第一磁铁或第二磁铁上。

进一步，所述调节室包括可拆卸的上盖。采用本方案，上盖打开后便于维修。

进一步，所述上盖通过螺钉固定在调节室上。采用本方案，便于开启和关闭上盖。

进一步，所述第一销轴的外壁上设有第一弧键和第三弧键，第一齿轮的内壁上设有呈部分环形的第一环槽，第一弧键与第一环槽配合，第一环槽的宽度等于第一齿轮的齿间距离，第三齿轮的内壁上设有呈部分环形的第三环槽，第三弧键与第三环槽配合，第三环槽的宽度等于第一齿轮的齿间距离。采用本方案，第一齿轮和第三齿轮能够在第一销轴上进小范围的转动，转动的角度为一个齿的弧度，当第一齿轮和锁紧齿轮上下啮合时，留给第一齿轮转动的空间。

进一步，所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和锁紧齿轮中每个齿的上端面和下端面均设有三棱柱形的楔块。采用本方案，第一齿轮/第二齿轮与锁紧齿轮相互靠近时，如果第一齿轮/第二齿轮和锁紧齿轮的齿发生碰撞，在楔块的作用下，第一齿轮/第二齿轮会进行转动，最终，第一齿轮/第二齿轮与锁紧齿轮啮合。

进一步，所述第一铰链上设有第一安装板，第一安装板上设有第一安装孔；所述第三铰链上设有第二安装板，第二安装板上设有第二安装孔。第一安装板与后背门连接，第二安装板与车身连接。

进一步，所述第二铰链的两侧均设有凹槽，第一铰链和第三铰链上设有与凹槽匹配的凸起。采用本方案，只需将第一销轴、第二销轴穿入到凹槽和凸起中即可实现第一铰链与第二铰链、第三铰链与第二铰链的转动连接。

进一步，所述第一铰链、第二铰链和第三铰链的两侧均呈曲面。采用本方案，曲面便于第一铰链与第二铰链、第三铰链与第二铰链之间相对转动，且不会产生干涉。

附图说明

图1为本发明实施例的示意图；

图2为调节室的纵剖视图；

图3为调节杆的部分结构示意图；

图4为第一销轴的部分结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：

第一铰链1、第二铰链2、第三铰链3、第一安装板4、第二安装板5、第一安装孔6、第二安装孔7、调节室8、上盖9、第一销轴10、第一齿轮11、第三齿轮12、第一单向轴承13、第三单向轴承14、第一摩擦轮15、第三摩擦轮16、第二销轴17、第二齿轮18、第二单向轴承19、第四单向轴承20、第二摩擦轮21、第四摩擦轮22、固定柱23、调节杆24、第二键槽25、弹簧26、锁紧齿轮27、外螺纹28、第一磁铁29、第二磁铁30、第三磁铁31、上调节柱32、上摩擦轮33、下调节柱34、下摩擦轮35、第二键体36、第一弧键37、第一环槽38。

实施例基本如附图1、图2所示：

齿轮互锁型汽车背门铰链，包括第一铰链1、第二铰链2和第三铰链3。第一铰链1上一体成型有第一安装板4，第一安装板4上设有第一安装孔6；第三铰链3上一体成型有第二安装板5，第二安装板5上设有第二安装孔7；第二铰链2的两侧均设有凹槽，第一铰链1和第三铰链3上一体成型有与凹槽匹配的凸起；第一铰链1、第二铰链2和第三铰链3的两侧均呈曲面。第二铰链2上设有第一销轴10和第二销轴17，第一销轴10穿过左侧的凹槽和第一铰链1的凸起，第一销轴10转动设置在凹槽内且与第一铰链1的凸起固定连接；第二销轴17穿过右侧的凹槽和第二铰链2的凸起，第二销轴17转动设置在凹槽内且与第二铰链2的凸起固定连接。第二铰链2的上方固定设有调节室8，调节室8包括上盖9，上盖9通过螺钉固定在调节室8的上方。

结合图4，第一销轴10和第二销轴17伸入到调节室8内。第一销轴10上设有第一齿轮11和第三齿轮12，第一销轴10的外壁上设有第一弧键37和第三弧键，第一弧键37位于第三弧键的上方，第一齿轮11的内壁上设有呈部分环形的第一环槽38，第一弧键37与第一环槽38配合，第一环槽38的宽度等于第一齿轮11的齿间距离，第三齿轮12的内壁上设有呈部分环形的第三环槽，第三弧键与第三环槽配合，第三环槽的宽度等于第一齿轮11的齿间距离。第一齿轮11和第三齿轮12能够相对第一销轴10转动一个齿的角度。第一销轴10上还固定设有第一单向轴承13和第三单向轴承14，第一单向轴承13的外圈能够逆时针相对内圈进行转动，第三单向轴承14的外圈能够顺时针相对内圈进行转动。第一单向轴承13的外圈上固定设有第一摩擦轮15，第三单向轴承14的外圈上固定设有第三摩擦轮16。第二销轴17上固定设有第二齿轮18。

调节室8内设有固定柱23、锁紧齿轮27、上调节柱32、下调节柱34和一个调节杆24。调节室8内竖直固定设有两根第一支杆，下调节柱34和上调节柱32均呈圆筒状，且两者的下端面均开设有环形的滑槽，下调节柱34的滑槽与第一支杆相抵，下调节柱34上端固定设有第二支杆，第二支杆与上调节柱32的滑槽相抵。上调节柱32的外壁上套接有上摩擦轮33，下调节柱34的外壁上套接有下摩擦轮35，上摩擦轮33与第一摩擦轮15和第二摩擦轮21相抵，下摩擦轮35与第三摩擦轮16和第四摩擦轮22相抵，上摩擦轮33与第二摩擦轮21之间的摩擦力大于上摩擦轮33与第一摩擦轮15之间的摩擦力，下摩擦轮35与第四摩擦轮22之间的摩擦力大于下摩擦轮35与第二摩擦轮21之间的摩擦力，上调节柱32和下调节柱34均设有内螺纹，调节杆24上设有外螺纹28且与上调节柱32和下调节柱34同时螺纹连接，调节杆24与固定柱23键连接且调节杆24能够在固定柱23上竖直滑动，调节杆24的外螺纹28具有弹性。调节杆24与固定柱23的连接方式为：调节杆24中空，调节杆24的内部竖直固定设有第一键体，固定柱23固定设置在调节室8的内壁上端，固定柱23的外壁上竖直设有第一键槽，第一键体竖直滑动设置在第一键槽内。

锁紧齿轮27固定设置在调节杆24上，且能够与第一齿轮11、第二齿轮18和第三齿轮12啮合。第一齿轮11、第二齿轮18、第三齿轮12和锁紧齿轮27中每个齿的上端面和下端面均设有三棱柱形的楔块。

结合图3，调节杆24的外壁上设有第二键体36，锁紧齿轮27的内壁上设有第二键槽25，第二键体36竖直滑动设置在第二键槽25内，调节杆24的外壁上还设有弹簧26，弹簧26远离调节杆24的一端与锁紧齿轮27连接。

调节室8内还设有第一磁铁29、第二磁铁30和第三磁铁31、三者均呈不完全的环状，且与锁紧齿轮27同心，三者均通过架杆固定在调节室8内，且三者的外径小于锁紧齿轮27的内径，即三者能够与锁紧齿轮27处于同一水平面。

具体实施过程如下：

以汽车的左后背门为例，使用螺柱穿过第二安装孔7，将第二安装板5固定设置在车身上，使用螺柱穿过第一安装孔6，将汽车的左后背门固定设置在第一安装孔6上，此时左后背门处于关闭的状态，锁紧齿轮27吸引在第二磁铁30上，弹簧26处于压缩状态，锁紧齿轮27与第二齿轮18啮合；第一单向轴承13和第四单向轴承20的外圈仅能够逆时针相对内圈进行转动，第二单向轴承19和第三单向轴承14的外圈仅能够顺时针相对内圈进行转动，调节柱逆时针转动时，调节杆24向上移动。

开门时，锁紧齿轮27与第二齿轮18啮合，锁紧齿轮27无法转动，第二齿轮18与第二销轴17固接，第二销轴17与第三铰链3固接，第三铰链3与车身固接，所以第二齿轮18也无法转动，第二铰链2则被固定在第三铰链3上。而第一铰链1则能够在第二铰链2上进行转动，所以车身能够随着第一铰链1转动。第一铰链1转动时带动第一销轴10顺时针转动，第一销轴10带动第一摩擦轮15顺时针转动、第三摩擦轮16顺时针空转，第一摩擦轮15在摩擦力的作用下带动上摩擦轮33顺时针转动，上摩擦轮33带动调节柱逆时针转动，上摩擦轮33还能够带动第二摩擦轮21顺时针空转，调节杆24逐渐向上移动，调节杆24上的锁紧齿轮27逐渐与第二齿轮18分离，直到锁紧齿轮27与第一齿轮11接触；由于调节杆24的外螺纹28具有弹性，外螺纹28在通过下调节柱34时能够发生弹性形变，所以外螺纹28不会产生卡死的情况。锁紧齿轮27此时靠近第一磁铁29并被吸引到第一磁铁29上，在此过程中，如果锁紧齿轮27与第一齿轮11的齿并未完全错开，则两者上的楔块会相互推动，直到锁紧齿轮27与第一齿轮11能够啮合，由于第一齿轮11上设有第一环槽38，第一销轴10的外壁上设有第一弧键37，第一齿轮11能够在第一销轴10上进行小幅度的转动，以使第一齿轮11和锁紧齿轮27啮合。

当锁紧齿轮27被第一磁铁29吸引并与第一齿轮11啮合后，第一齿轮11无法转动，第一销轴10也无法转动，所以第一铰链1无法相对第二铰链2进行转动，此时只能第二铰链2相对第三铰链3进行转动，第二铰链2能够带动第一铰链1和车门继续进行转动，直到车门转动270°并与车身相抵。第二铰链2转动时，由于上摩擦轮33与第二摩擦轮21之间的摩擦力大于上摩擦轮33与第一摩擦轮15之间的摩擦力，所以上摩擦轮33会绕着第二摩擦轮21进行顺时针转动，且上摩擦轮33在第一摩擦轮15上打滑，上摩擦轮33再带动上调节柱32顺时针转动，调节杆24开始向下移动，锁紧齿轮27逐渐与第一齿轮11分离并靠近第二齿轮18，直到锁紧齿轮27与第二齿轮18接触，锁紧齿轮27再被第二磁铁30吸引并与第二齿轮18完全啮合，此时第二铰链2和第三铰链3再次锁紧固定，而车门也刚好开到270°。

关闭车门时，第二铰链2与第三铰链3锁紧，只有第一铰链1能够进行转动，车门带动第一铰链1逆时针转动，第一铰链1带动第一销轴10和第三摩擦轮16转动，第三摩擦轮16带动下摩擦轮35和下调节柱34顺时针转动，下摩擦轮35带动第四摩擦轮22逆时针空转，调节杆24继续向下移动，锁紧齿轮27逐渐与第二齿轮18分离并靠近第三齿轮12，第三磁铁31吸引锁紧齿轮27并使锁紧齿轮27与第三齿轮12啮合，第一铰链1与第二铰链2锁紧固定；

当第一铰链1与第二铰链2锁紧固定后，第二铰链2能够在第三铰链3上转动，此时继续关闭车门，由于下摩擦轮35与第四摩擦轮22之间的摩擦力大于下摩擦轮35与第二摩擦轮21的摩擦力，所以下摩擦轮35相对第二摩擦轮21逆时针转动，且下摩擦轮35在第二摩擦轮21上打滑。下摩擦轮35还会带动下调节柱34逆时针转动，下调节柱34带动调节杆24向上移动，锁紧齿轮27逐渐与第三齿轮12分离并靠近第二齿轮18，第二磁铁30吸引锁紧齿轮27并使锁紧齿轮27与第二齿轮18啮合，此时车门完全关闭。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。