车门限位器具有门半开时的支承功能和全开时的制止功能,其作用是限制车门的开启角度,当汽车停在一定坡度上的时候,使车门停留在所需要的开度,防止车门自动关闭。

  1、限位器的结构形式车门限位器一般有两种结构形式:一种是单独式的:一种是和铰链结合在一起的集成式。其中单独式的限位器常用的是拉带式限位器,常见的拉带限位器有冲压成型拉带限位器和包塑拉带限位器两种。

  冲压拉带限位器:限位臂以冲压工艺实现限位结构的限位器称为冲压拉带限位器。

  包塑拉带限位器:限位臂以钢骨架为本体,用包塑工艺实现限位结构的限位器称为包塑拉带限位器。

  目前国内包塑拉带限位器应用较为广泛,本文主要以包塑拉带限位器为例介绍限位器的结构、功能及设计布置方法。图2.20所示为包塑拉带限位器的结构,以下简称限位器。

  限位器的工作原理:限位器支架通过安装螺栓紧固在车身A柱上,限位盒通过两个安装螺钉紧固在车门内板上,当开门的时候,限位盒便会沿着限位臂进行运动,由于限位臂上做有高低不同的结构,弹性橡胶块会产生不同的弹性变形,在每一个限位槽的位置,限位器便能起到对车门的限位作用。这种结构目前用途最之泛,它的具体形式还有很多种,如果限位臂是冲压的结构,它的限位盒有采用滚针和滚珠两种结构,但最终的限位的原理是一样。。

  限位器的优点是结构简单,成本低,占用空间小,免维修,缺点是对车身制造精度的要求偏高,如果铰链强度不足车门容易下沉,很可能产生异响,运行一段时间后,限位力矩降低很快。这种结构的车门限位器一般有二档或者三档,它的最大扭矩在35N。m左右,耐久试验后,扭矩衰减大概在30%左右。

  (1)限位器应具有半开和全开两档制动的功能。限制车门的最大开度防止车门外板与车体相碰,使车门停留在所需开度,防止车门自动关闭。如图2.21所示为汽车的一档和二档开度。

  (2)车门限位器开启限位角的设定需满足设计和法规要求。应考虑乘员上下车方便性、乘员开关门方便性:限位角度应比车门铰链自身的限位角度小3~5度左右。

  (3)限位力矩要求。考虑开、关门力的大小确定适当的限位器力矩:对于车门设计而言,限位器的力矩大小直接影响到车门开、闭顺畅性。法规要求,当汽车驻车在一定坡度(30%)上时候,车门达到设计开门角度的时候,车门不自闭,不自开。

  (4)静态负载要求限位器设计具有车门停止器功能时,必须能承受13345N的静止拉伸负载而不损坏,而只作为车门限器使用时,变形不超过2.5mm。

  (5)静态扭矩要求限位器设计具有车门停止器功能时,必须能够承受不小于407N.m的力矩

  (6)耐久要求限位器的使用寿命应该和铰链门锁保持一样的时间:前、后门为10万次,经过4万次的试验,限位力矩的变化不大于试验前的25%,10万次试验结束后,限位力矩的变化不大于试验前的50%,限位器仍然具有止动功能,满足开、关门的力矩要求。

  (7)防止噪声产生的要求限位器的使用过程中,由于靠拉带和限位座之间的摩擦力实现功能,不可避免会有声音,但应该考虑防止设计不当产生的异音。要求正常操作时:异音65dB以下:强制操作时:异音73aB以下。

  限位器的设计需要边界条件的输入如车门铰链、玻璃滑槽、车门玻璃、车门内外板边界、A柱、B柱内外板等设计完成之后进行。其涉及内容主要包括:

  限位器的布置、限位器主臂轨迹设计、限位器的主臂形状态设计。一般主机厂对限位器的设计只给出边界条件和功能要求,具体的限位器结构设计由零部件厂来完成,为了验证零部件厂开发的限位器是否满足设计要求,我们可以通过了解限位的设计过程来进行验证。

  限位器的布置相对比较独立,而且要保证与周边零件的安全间隙,因此限位器的具体布置工作应该在车门其他附件布置基本完成之后进行。

  (1)限位器布置的输入条件所用限位器的结构类型、车门铰链中心线位置、玻璃导槽位置、车门玻璃开降器及玻璃运动包络、车门内外板、侧围外板等边界条件。

  2)限位器布置空间要求为减小限位器的有效摩擦力,提高使用寿命,降低开发难度,一般要求限位器相对于铰链中心线的最小力臂尽量大,因此限位器中心线应尽量远离车门铰链中心线,以增大限位器的力臂。在前期总体布置时应考虑车门内外板之间的厚度能否满足限位器布置的空间要求。

  1.限位器的旋转轴线与铰链轴线应平行,制造的偏差必须在1“以内,以防止限位臂表面和支架侧面发生异响-铰链中心与限位器回转中心的相对位置:

  在设计布置时,尽量使限位盒的位置靠近车门内板边沿,同样,限位器的旋转中心布置时也尽量向车内靠近,即尽量使车门限位器的布置位置远离车门铰链中心线,越大越好,目的是增大车门限位器的力矩(力臂长一般60mm。范围为60-90mm之间)。以便于车门限位器在工作时,只要求较小的摩擦力,从而提高车门限位器的使用寿命,降低开发难度,如实际布置不开,可以调整缓冲胶块的弹性和卡槽的深度来调整摩擦力.

  2.限位器的最大开启角度比车门较链开启角度小大钓3-5度左右。限位器开启限位角的设定与车门的宽度有关,门越宽,设计的角度可以越小,主要考虑以下二个方面:

  限位器在1方向上的布置应尽量布置在上下铰链之间靠近上铰链的位置上,可以通过车门的受力情况分析限位器位置靠上的原因,车门限位器还要考虑门的空间,尽量布置在空间比较大的地方。

  要确保与周边部件保持最小10mm的间隙,在车门运动过程中,限位器与门玻璃、玻璃导轨、开降器等周边件之间的最小运动间隙为6mm。具体根据主机厂的实际制造精度而定。

  6,车门开启到最大时限位器盒应该跟限位缓冲块贴上,否则限位器开启角度就不是设计的车门开启角度值。

  7.如果是冲压式主臂,限位盒内滚针必须时刻与限位臂曲线垂直,限位臂曲线所在平面必顺与铰链轴线.限位器布置后要进行运动校核。确认最小间隙是否满足设计要求。

  在车门开关过程中,限位器的主臂绕自身的中心旋转,而限位器盒随车门一起绕车门铰链中心线旋转,所以限位器的主臂轨迹是一条复杂的复合曲线。

  在预布置好限位器盒及旋转中心后,就可以进行限位器主臂的初步设计,主要包括主臂轨迹中心曲线的设计和主臂形状的设计两方面。

  限位器主臂和限位器盒在车门开、关过程中,理想状态的限位器是要求主臂始终与限位器盒垂直,但实际上会有点偏差。我们可以通过作图法来求出主臂轨迹中心线所示,具体步骤如下。

  1.将车门旋转到最大开度位置,通过将限位器盒简化为一条直线,直线中心点为与限位器主臂曲线的交点,做出限位器盒沿铰链轴线旋转的轨迹,将运动轨迹分为10步左右或者按每步5度进行划分。如图2.22所示,将运动轨迹分为14步。

  2.以限位器旋转中心为圆心,过限位器盒中心线.过限位器盒中心点作垂直于限位器盒的直线,过每步限位器盒直线中点作垂线且与所在圆的内圈同心圆相交。

  4.将步骤S中所作过限位器盒中心点直线,以限位器轴为旋转中心,将此直线旋转至下一直线.依此类推,最终得出限位器主臂曲线,但得到的限位器主臂中心曲线不是切线连续需要进行倒角处理。

  1-14步同心圈2-限位器中心点3-限位器盒直线-最终主臂轨迹第二种方法得出的限位臂中心曲线与第一种有点偏差,方法一得出的限位臂中心曲线更准确,推荐使用方法一,但当第一种方法得出的限位臂跟周边间隙太小或不满足间隙要求时,可以用第二种方法试试。用第一种方法设计的中心曲线在车门运动过程中主臂跟限位器盒的运动间隙变化在0.5mm之内。

  限位器主臂中心曲线求出后,还需要考虑主管与限位器盒内弹性元件相对应的主臂形状,此形状使弹性元件产生或大或小的弹性力,挤压主臂产生摩擦力。

  这就是车门限位器有一定的限位力矩或者开关门力矩的要求,根据适合的开关,力矩大小来设计主臂的形状。此计算较为复杂,不做详叙。

  根据车门的宽度考虑乘员上下车的方便性确定车门的限位角度,一般设计两档或者三档的限位角度。档位设计是通过在限位器主臂与限位器盒内弹性滑块接触面设置凹档来实现的。一般限位器主臂的结构如图2.23所示。

  所以限位器的密封就很有必要,否则经过一段时间使用,限位器限位盒内进入灰尘,油脂的可搅拌性降低,限位器就会出现干涉、异嘲等现象,限位器的寿命会降低。

  为了满足限位器的过载开门试验,限位臂的材料一般是Q235+PA66,Q235的科厚一般为3mm。

  考虑限位盒的冲压要求,车门限位器限位盒的材料一般为DCos,限位盒盖的材料一般为DC01,料厚分别为2.0mm和1.5mm。

  车门限位器支架是限位器安装在车身上的唯一零件,它的材料及强度要求比较高,通需采用5150或者SAPH110,科厚道需为2.0mm。

  缓冲胶块是车门限位器中比较重要的零件,因工作环境比较恶劣,又要考虑橡胶的低温特性、弹性、耐油脂性等,一般村料丁肺橡胶。

  (1)导向块:因导向块与限位臂材料摩擦,帮导向块的村料一般为FOI。有些车门限位器不采用导向块的结构,而采用滚针的结构,滚针的材料一般采用35号钢。

  锦钉的材料一般为45号钢。限位盒运动到限位器的最大开启角度后,通需有一个缓冲块、一个限位用的钢板和一个限位部钉。

  限位器的各个部件的材料并不是只有一种选择,特别是金属材料,在满足要求的情况下,村质和料厚都能选择其它的材料和牌号。

  中性盐雾试验,试验要求限位器72不可生红锈:14日不可生白锈。这就要求要对限位器进行表面处理。

  限位臂上包塑有PA66,环境相对来说处于限位器安装支架和限位盒之间,但是限位臂有局部地方暴露出来,所以一般来说限位臂也要进行表面处理,进行键锌彩色钝化。

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