本實(shí)用新型屬于汽車天窗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有防夾功能的汽車天窗。

背景技術(shù)：

天窗在汽車中普遍存在，不僅增強(qiáng)了汽車整體結(jié)構(gòu)的美觀性，還提高了駕駛者及乘客的乘車舒適性。不具備防夾功能的汽車天窗系統(tǒng)在關(guān)閉過程中，易夾傷乘客，成為嚴(yán)重的安全隱患。2013年10月26日媒體報(bào)道，四川江油市某3歲女童因被汽車天窗夾住而窒息身亡；同年10月9日，河南安陽(yáng)也發(fā)生某11歲女童被汽車天窗夾傷的事例?，F(xiàn)階段，汽車天窗防夾技術(shù)多采用霍爾感應(yīng)傳感器、壓敏傳感器及對(duì)應(yīng)的控制電路等實(shí)現(xiàn)。實(shí)用新型專利CN 103929101 A公開了一種天窗防夾功能的實(shí)現(xiàn)方法，該方法通過單片機(jī)擷取安裝在天窗電機(jī)轉(zhuǎn)子附近線圈上的霍爾感應(yīng)器輸出信號(hào)判斷電機(jī)是否需要反轉(zhuǎn)，以此釋放被夾障礙物，實(shí)現(xiàn)汽車天窗的防夾功能。實(shí)用新型專利CN 101983873 A公開了一種天窗防夾系統(tǒng)及其控制方法，包括車身控制模塊、天窗防夾模塊和LIN 總線，所述部件構(gòu)成LIN 網(wǎng)絡(luò)并從整車CAN 總線接收遠(yuǎn)程信息，判別處理后向天窗防夾模塊發(fā)送信號(hào)，實(shí)現(xiàn)汽車天窗的防夾功能。實(shí)用新型專利CN 101713969 B公開了一種電動(dòng)天窗防夾電路，包括微控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、LIN 驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)采樣電路、電源電路、位置傳感電路、按鍵電路、狀態(tài)指示電路、調(diào)試接口電路和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路等。實(shí)用新型CN 204184175 U公開了一種用于車輛的天窗防夾組件，主要部件包括壓敏傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置，依靠壓敏傳感器采集的壓力信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)裝置的啟動(dòng)和停止，可有效避免防夾功能失效現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)用新型CN 202596406 U公開了一種汽車天窗防夾裝置，主要部件包括阻力檢測(cè)模塊、執(zhí)行電機(jī)、核心處理單元、通訊模塊和上下限位模塊等，可有效檢測(cè)汽車天窗是否遇到障礙物，實(shí)現(xiàn)防夾功能。

上述實(shí)用新型專利和實(shí)用新型涉及的汽車天窗防夾技術(shù)與裝置，多依靠電子元器件及其控制電路實(shí)現(xiàn)，雖能使汽車天窗產(chǎn)生防夾功能，但由于電子元器件易在高溫、嚴(yán)寒等外界苛刻條件的影響下失效，導(dǎo)致防夾功能不穩(wěn)定或完全喪失。因此，有必要研制一種新型汽車天窗防夾，使汽車天窗具有穩(wěn)固、持久的防夾功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種具有防夾功能的汽車天窗，該天窗中的防夾結(jié)構(gòu)采用棘輪結(jié)構(gòu)，天窗在關(guān)閉過程中遇障礙物脫齒而中止動(dòng)力傳遞，從而實(shí)現(xiàn)防夾功能，該結(jié)構(gòu)在天窗防夾方面具有較高穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)，并具有結(jié)構(gòu)組成容易實(shí)現(xiàn)、低成本。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：一種具有防夾功能的汽車天窗，包括與汽車頂部配合的U型支撐框架，U型支撐框架上設(shè)有玻璃支架、驅(qū)動(dòng)玻璃支架平動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置以及電機(jī)，其特征在于所述電機(jī)的輸出端設(shè)有電機(jī)減速器，在電機(jī)減速器和驅(qū)動(dòng)裝置之間設(shè)有防夾機(jī)械部件；所述的防夾機(jī)械部件包括棘輪軸及其保護(hù)棘輪軸的外殼，其中外殼外壁設(shè)有與電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)的輸入齒輪，所述的棘輪軸和外殼之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在棘輪軸的中部套設(shè)有上棘輪和下棘輪，上棘輪和下棘輪之間相互嚙合，其中下棘輪輪轂與外殼內(nèi)壁之間卡接，并隨著外殼轉(zhuǎn)動(dòng)，上棘輪輪轂與棘輪軸卡接，并隨著棘輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在上棘輪與棘輪軸的軸肩之間設(shè)有壓縮彈簧，壓縮彈簧套設(shè)于棘輪軸上，在棘輪軸的最外端設(shè)有輸出齒輪，輸出齒輪與驅(qū)動(dòng)裝置之間連接。

對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的限定，所述的上棘輪和下棘輪均為空心圓筒形的棘輪，在棘輪的一個(gè)端面上設(shè)有棘齒，在另一個(gè)端面設(shè)有用于固定棘輪旋轉(zhuǎn)的輪轂槽，上棘輪和下棘輪的棘齒相互嚙合。

對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的限定，所述的外殼主體為圓筒形結(jié)構(gòu)，在外殼外壁一端套接的輸入齒輪與電機(jī)減速器輸出軸上的傳動(dòng)齒輪嚙合，外殼內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形平臺(tái)，環(huán)形平臺(tái)內(nèi)壁與棘輪軸一端配合，棘輪軸的另一端為輸出齒輪，棘輪軸的軸肩外圈與外殼的內(nèi)壁配合，環(huán)形平臺(tái)和軸肩形成棘輪軸的兩個(gè)支撐，使棘輪軸與外殼同心設(shè)置；在環(huán)形平臺(tái)的下方設(shè)有與下棘輪的輪轂槽卡接的凸臺(tái)一。

對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的限定，所述的棘輪軸的軸肩下方、棘輪軸的側(cè)面上焊接有凸臺(tái)二，凸臺(tái)二與上棘輪的輪轂槽之間卡接，在棘輪軸的下表面開設(shè)有未通的螺紋孔，螺紋孔內(nèi)與螺釘配合。

對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的限定，所述的外殼內(nèi)設(shè)有軸承，棘輪軸通過軸承固定在電機(jī)減速器上。

對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的限定，所述的驅(qū)動(dòng)裝置為兩套，分別置于U型支撐框架的兩個(gè)自由段上，驅(qū)動(dòng)裝置包括軟軸和滑塊，其中滑塊置于U型支撐框架的導(dǎo)軌上，滑塊通過軟軸與輸出齒輪嚙合，滑塊與連桿銷接，連桿的自由端與限位托架一端連接，限位托架的另一端通過支座固定在U型支撐框架上，支座、限位托架、連桿和滑塊形成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，限位托架上固定玻璃支架。

對(duì)上述結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的限定，所述的軟軸設(shè)于軟軸導(dǎo)管內(nèi)，軟軸導(dǎo)管布置在U型支撐框架上。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本實(shí)用新型采用棘輪結(jié)構(gòu)，天窗在關(guān)閉過程中遇障礙物脫齒而中止動(dòng)力傳遞，從而實(shí)現(xiàn)防夾功能，該結(jié)構(gòu)能解決現(xiàn)有汽車天窗防夾技術(shù)與裝置依靠電子元器件及相應(yīng)控制電路而出現(xiàn)的防夾效能不穩(wěn)定或完全失效問題，使汽車天窗的防夾功能具有穩(wěn)定性和持久性，并具有簡(jiǎn)便性和低成本等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中防夾裝置與電機(jī)減速器配合的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型中防夾裝置內(nèi)部組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中棘輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型中外殼的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本實(shí)用新型中棘輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1、電機(jī)；2、電機(jī)減速器；2-1、傳動(dòng)齒輪；2-2、輸出軸 ；3、防夾機(jī)械部件；3-1、輸入齒輪；3-2、外殼；3-3、軸肩；3-4、輸出齒輪；3-5、下棘輪；3-6、上棘輪；3-7、壓縮彈簧；3-8、棘輪軸；3-9、軸承；3-10、環(huán)形平臺(tái)，3-11、凸臺(tái)一，3-12、輪轂槽，3-13、凸臺(tái)二，4、軟軸；5、軟軸導(dǎo)管；6、滑塊；7、導(dǎo)軌；8、連桿；9、限位托架；10、玻璃支架。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本實(shí)用新型基于上述技術(shù)背景，公開了一種具有防夾功能的汽車天窗，能使汽車天窗具有穩(wěn)定性和持久性的防夾功能。

根據(jù)附圖1可知，本實(shí)用新型中的汽車天窗包括與汽車頂部配合的U型支撐框架，U型支撐框架上設(shè)有玻璃支架10、驅(qū)動(dòng)玻璃支架10平動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置以及電機(jī)1，電機(jī)1的輸出端設(shè)有電機(jī)減速器2，在電機(jī)減速器2和驅(qū)動(dòng)裝置之間設(shè)有防夾機(jī)械部件3；驅(qū)動(dòng)裝置為兩套，分別置于U型支撐框架的兩個(gè)自由段上，驅(qū)動(dòng)裝置包括軟軸4和滑塊6，軟軸4設(shè)于軟軸導(dǎo)管5內(nèi)，軟軸導(dǎo)管5布置在U型支撐框架上，滑塊6置于U型支撐框架的導(dǎo)軌7上，滑塊6通過軟軸4與輸出齒輪3-4嚙合，滑塊6與連桿8銷接，連桿8的自由端與限位托架9一端連接，限位托架9的另一端通過支座固定在U型支撐框架上，支座、限位托架9、連桿8和滑塊6形成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，限位托架9上固定玻璃支架10。本實(shí)用新型中的防夾機(jī)械部件3，在天窗的關(guān)閉過程中發(fā)揮過載保護(hù)的作用，即天窗玻璃遇到障礙物阻擋時(shí)，切斷電機(jī)減速器2輸出功率的傳導(dǎo)，使電機(jī)1空轉(zhuǎn)，從而起到防夾功能。

如圖2和圖3所示，防夾機(jī)械部件3包括輸入齒輪3-1、外殼3-2、軸肩3-3、輸出齒輪3-4、下棘輪3-5、上棘輪3-6、壓縮彈簧3-7、棘輪軸3-8和軸承3-9。其中，軸肩3-3、輸出齒輪3-4、下棘輪3-5和上棘輪3-6均固定在棘輪軸3-8上，通過軸承3-9固定在電機(jī)減速器2的外殼上。外殼3-2用于保護(hù)棘輪軸3-8，外殼3-2外壁設(shè)有與電機(jī)減速器2驅(qū)動(dòng)的輸入齒輪3-1，棘輪軸3-8和外殼3-2之間自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在棘輪軸3-8的中部套設(shè)有上棘輪3-6和下棘輪3-5，上棘輪3-6和下棘輪3-5之間相互嚙合，其中下棘輪3-5輪轂與外殼3-2內(nèi)壁之間卡接，并隨著外殼3-2轉(zhuǎn)動(dòng)，上棘輪3-6輪轂與棘輪軸3-8卡接，并隨著棘輪軸3-8轉(zhuǎn)動(dòng)，在上棘輪3-6與棘輪軸3-8的軸肩3-3之間設(shè)有壓縮彈簧3-7，壓縮彈簧3-7套設(shè)于棘輪軸3-8上，在棘輪軸3-8的最外端設(shè)有輸出齒輪3-4，輸出齒輪3-4與驅(qū)動(dòng)裝置之間連接。

在附圖4-6中，本實(shí)用新型中的上棘輪3-6和下棘輪3-5均為空心圓筒形的棘輪，在棘輪的一個(gè)端面上設(shè)有棘齒，在另一個(gè)端面設(shè)有用于固定棘輪旋轉(zhuǎn)的輪轂槽3-12，上棘輪3-6和下棘輪3-5的棘齒相互嚙合。外殼3-2主體為圓筒形結(jié)構(gòu)，在外殼3-2外壁一端套接的輸入齒輪3-1與電機(jī)減速器2輸出軸2-2上的傳動(dòng)齒輪2-1嚙合，外殼3-2內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形平臺(tái)3-10，環(huán)形平臺(tái)3-10內(nèi)壁與棘輪軸3-8一端配合，棘輪軸3-8的另一端為輸出齒輪3-4，棘輪軸3-8的軸肩3-3外圈與外殼3-2的內(nèi)壁配合，環(huán)形平臺(tái)3-10和軸肩3-3形成棘輪軸3-8的兩個(gè)支撐，使棘輪軸3-8與外殼3-2同心設(shè)置；在環(huán)形平臺(tái)3-10的下方設(shè)有與下棘輪3-5的輪轂槽3-12卡接的凸臺(tái)一3-11。棘輪軸3-8的軸肩3-3下方、棘輪軸3-8的側(cè)面上焊接有凸臺(tái)二3-13，凸臺(tái)二3-13與上棘輪3-6的輪轂槽3-12之間卡接，在棘輪軸3-8的下表面開設(shè)有未通的螺紋孔，螺紋孔內(nèi)與螺釘配合。

本實(shí)用新型中具體工作過程：在天窗開啟過程中，電機(jī)1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，經(jīng)電機(jī)減速器2后，輸出功率由固定在電機(jī)減速器2上的輸出軸2-2上的傳動(dòng)齒輪2-1傳遞給輸入齒輪3-1。輸入齒輪3-1固定在外殼3-2上，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。外殼3-2的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下棘輪3-5旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)與下棘輪3-5嚙合的上棘輪3-6的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。固定在棘輪軸3-8上的輸出齒輪3-4接收由上棘輪3-6傳遞的功率，并與軟軸4嚙合；軟軸4固定在軟軸導(dǎo)管5中，可將功率定向傳遞給滑塊6，滑塊6在滑軌7中移動(dòng)，并通過連桿8控制限位托架9的移動(dòng)。玻璃支架10固定在限位托架9上，并在限位托架9的帶動(dòng)下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)天窗的開啟。

在天窗關(guān)閉過程中，電機(jī)1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，經(jīng)電機(jī)減速器2后，輸出功率由固定在電機(jī)減速器2上的輸出軸2-2上的傳動(dòng)齒輪2-1傳遞給固定在外殼3-2上的輸入齒輪3-1，使輸入齒輪3-1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。外殼3-2的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下棘輪3-5順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，根據(jù)棘輪嚙合特性，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的下棘輪3-5 并不能將功率充分傳遞給上棘輪3-6。在上棘輪3-6與軸肩3-3之間設(shè)置壓縮彈簧3-7，壓縮彈簧3-7的彈力為上棘輪3-6提供與下棘輪3-5接觸的正壓力，由正壓力產(chǎn)生的摩擦力迫使上棘輪3-6與下棘輪3-5產(chǎn)生摩擦嚙合，以能夠?qū)⒐β室来蝹鬏斀o輸出齒輪3-4、軟軸4、滑塊6、限位托架9和玻璃支架10，實(shí)現(xiàn)天窗的順利關(guān)閉。

關(guān)閉過程中的天窗，若遇障礙物，則會(huì)受到阻力作用，該阻力傳導(dǎo)給下棘輪3-5；從彈性系數(shù)、彈性形變兩個(gè)指標(biāo)入手，預(yù)設(shè)壓縮彈簧3-7的彈力值作為上棘輪3-6提供與下棘輪3-5接觸的正壓力，以此產(chǎn)生摩擦力迫使上棘輪3-6與下棘輪3-5產(chǎn)生摩擦嚙合。當(dāng)障礙物產(chǎn)生的阻力超過一定值后，預(yù)設(shè)壓縮彈簧3-7的彈力所提供的正壓力不足以產(chǎn)生足夠大的摩擦力，用以迫使上棘輪3-6與下棘輪3-5間的摩擦嚙合與功率傳輸，導(dǎo)致上棘輪3-6與下棘輪3-5間的脫嚙合，切斷了電機(jī)1與玻璃支架10之間的功率傳輸途徑，實(shí)現(xiàn)汽車天窗的防夾功能。

本實(shí)用新型中的防夾機(jī)械部件3中，核心部件是下棘輪3-5、上棘輪3-6和壓縮彈簧3-7。下棘輪3-5、上棘輪3-6能夠單項(xiàng)傳遞動(dòng)力，在壓縮彈簧3-7的作用下，壓縮彈簧3-7傳遞載荷，使下棘輪3-5和上棘輪3-6在另一個(gè)方向能夠傳遞動(dòng)力。在具體實(shí)施過程中，汽車天窗的總長(zhǎng)630 mm，總寬830 mm，天窗玻璃的總長(zhǎng)530 mm，總寬820 mm；輸入齒輪3-1的半徑r1=16 mm，下棘輪3-5和上棘輪3-6的半徑r2=9 mm，輸出齒輪3-4的半徑r1=8 mm。天窗開啟過程中傳輸機(jī)構(gòu)及執(zhí)行結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的阻力約為10N，關(guān)閉過程中傳輸機(jī)構(gòu)及執(zhí)行結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的阻力約為5N，開啟和關(guān)閉過程所需時(shí)間為3s；汽車低速行駛或靜止時(shí)空氣阻力忽略不計(jì)，汽車高速行駛時(shí)因空氣阻力導(dǎo)致的天窗開啟和關(guān)閉阻力約為10N；設(shè)定汽車天窗關(guān)閉過程中遇到障礙物產(chǎn)生的阻力為20N時(shí)，下棘輪3-5和上棘輪3-6脫嚙合，啟動(dòng)天窗防夾功能。下棘輪3-5和上棘輪3-6的材質(zhì)為鋼，查得無(wú)潤(rùn)滑條件下的動(dòng)摩擦系數(shù)為0.15。

根據(jù)以上設(shè)定條件，以障礙物產(chǎn)生的阻力20N為極限值，計(jì)算獲取壓縮彈簧3-7所需要提供的最大彈力為114N，最小彈力為24N，并設(shè)定彈簧的工作行程為5mm。據(jù)此選擇壓縮彈簧3-7的材料為碳素彈簧鋼。汽車天窗在關(guān)閉過程中，突遇障礙物且受到阻礙作用，產(chǎn)生的阻力會(huì)隨天窗玻璃的推進(jìn)而逐漸增大，當(dāng)阻力超過25N時(shí)，若要使下棘輪3-5和上棘輪3-6繼續(xù)保持摩擦嚙合，則需壓縮彈簧3-7提供的彈力，即下棘輪3-5和上棘輪3-6間的正壓力，超過114N。但實(shí)際預(yù)設(shè)的壓縮彈簧3-7的最大彈力為24～114N，此時(shí)下棘輪3-5與上棘輪3-6脫嚙合，導(dǎo)致電機(jī)1輸出的功率不能正常傳導(dǎo)給玻璃支架10，以此實(shí)現(xiàn)了汽車天窗的防夾功能。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：本實(shí)用新型提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)汽車天窗防夾功能的機(jī)械裝置，能解決現(xiàn)有汽車天窗防夾技術(shù)與裝置依靠電子元器件及相應(yīng)控制電路而出現(xiàn)的防夾效能不穩(wěn)定或完全失效問題，使汽車天窗的防夾功能具有穩(wěn)定性和持久性，并具有簡(jiǎn)便性和低成本等優(yōu)點(diǎn)。