摘要：车门限位器是汽车车门系统的一个重要部件，对车门开闭舒适性与安全性有重要作用，限位器设计的好坏直接影响了整车的品质。在本文之中，主要是针对了汽车车门限位器结构和布置设计做出了全面的分析研究，并且在这个基础上提出了下文中的一些内容。
关键词：汽车车门；限位器；结构；布置设计；分析
引言：汽车车门限位器是车门启闭系统中的关键零件，其设计及布置是否合理直接关系到整车的安全性、车门启闭的灵活性以及NHV特性等，是控制车门开启角度并使车门停留在最大开度位置的装置。主要有盒式限位器、扭杆式限位器和弹簧式限位器3大类，其中，最为常见的是盒式限位器。盒式限位器是一种分体式的限位器，而扭杆式和弹簧式则是和门铰链固定为一体.本文采用CAD作图法求解盒式限位器臂轨迹曲线并通过计算验证其结构设计的合理性.
1.车门限位器的功能与工作原理
1.1车门限位器的功能
车门限位器布置在车门上下铰链之间，主要起到三部分功能:1)在车门开闭过程中为车门提供2-3个限位档位；2)保证汽车停泊在坡道(上坡/下坡)时，限位器能够保证车门至少停在某一档位，车门不自动开闭；3)在操作车门开闭的过程中给予一定的阻尼，保证开关车门时具有良好的手感。
1.2车门限位器的工作原理
车门限位器的工作原理是通过车门的开闭，带动安装在车门上的限位器盒，使限位器盒里的弹性元件与限位器主臂产生相对运动，靠主臂的形状使弹性元件产生或大或小的弹性力，挤压主臂产生摩擦限位力，最终达到开关门的手感要求和车门限位的目的。
1.3车门限位器的结构形式
车门限位器的结构形式有很多种，使用最广泛的是拉带式限位器，除此之外还有铰链一体式限位器和限位钩+限位杆式限位器。拉带式车门限位器结构一般包括限位盒、限位主臂、限位器安装支架和末端缓冲块四部分，其中限位主臂与限位盒是关键部件，设计难度较高。限位器安装支架和末端缓冲块一般可参考已有结构，设计难度较低。限位主臂一般分为包塑和冲压件两种，包塑主臂具有美观、精度高、噪音小、成本较高的特点，主要用于乘用车;冲压件主臂成本较低，但精度低、噪音大且不美观，主要用于低成本的商用车。限位盒根据限位元件的不同可分为橡胶块和金属弹簧两种，其中橡胶块式具有重量小、成本低、受温度影响大、性能不稳定的特点;金属弹簧式具有重量大、成本高、受温度影响小、性能稳定的特点。
2.车门限位器结构分析
2.1限位器的布置
车门限位器布置时应保证与周边的零部件存有安全间隙，一般应布置在车门的上铰链与下铰链之间，并且尽量靠近下铰链的位置，但由于车门内其他附件的边界条件限制使得限位器的布置出现偏上或者偏下的现象。在限位器布置时，应该尽量使限位器的旋转中心与铰链转动中心相平行，以免限位器臂与支座发生摩擦而产生异响.限位器的旋转中心到铰链转动中心的距离对限位器的结构设计也有很大影响，如果布置空间狭小，将会影响限位器臂的摆动幅度。因此，车门限位器的布置直接影响到限位器的工作性能，需合理设计车门限位器臂的轨迹，使其达到最优性能状态.
2.2建立限位器的力学模型
车门限位器的功能就是控制车门打开的程度，在车门启闭过程中，车门钣金上的限位器盒拉动限位器臂绕限位器旋转中心转动，限位器本身在此过程中作为二力杆起到控制车门开度的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆车门铰链等各零部件对车门产生的阻力相对来说较小，在实际设计过程中可以忽略不计.重力对铰链中心线的力矩大小受到不同路况的影响而不同，可分为平路和斜坡2种情况考虑.就目前我国汽车现状来看，大多数汽车厂家在计算重力矩时一般对汽车在上下坡和侧坡的情况分开考虑，也有一部分厂家在考虑上下坡的基础上再考虑侧坡的复杂情况.现采用CATIA参数化模型方法对某汽车整体绕Ｘ轴旋转5.6°和车辆在10°及12°的上下坡路况时不同车门开启角度产生的重力矩进行计算，
3.车门限位器的布置
车门限位器的布置相对比较独立，在设计中需要保证限位器与其它部件的安全间隙，所以限位器的布置一般在其它部件布置完毕之后。限位器布置的输入条件包括所用限位器的结构类型、车门旋转中心线、玻璃导轨位置、车门玻璃运动包络、车门数据、侧围数据、密封条数据、车门护板数据。
3.1车门限位器布置空间要求
为了减小车门限位器工作时的摩擦阻力，提高限位器的使用寿命，降低开发难度，一般要求限位器的布置位置远离车门铰链旋转中心，即铰链中心线的最小力臂尽量大。在总布置阶段，应保证车门的厚度能够满足限位器布置的空间要求。
3.2与周边零件的安全间隙要求
为了保证车门限位器的运行可靠性，需要保证限位器与周边零件的安全间隙。通常限位器的最大开启角度应比车门铰链的开启角度小大约五度；限位器的旋转轴与铰链旋转轴线应平行；限位器在Z方向上的布置应尽量布置在上下铰链的中间或靠下的位置，尽量在玻璃导轨最弯处；限位器盒周边要留有足够的工具安装空间；限位器主臂在运动过程中与玻璃运动包络面的安全间隙应保证在l 0mm以上；限位器主臂在运动过程中与车门内板的安全间隙应保证在8mm以上；限位器主臂在运动过程中与车门密封条以及车门内护板之间要有足够的安全间隙；限位器主臂运动过程中与限位盒的夹角应尽量小，一般不大于80；车门内板需预留合适的开孔尺寸，以便于工人装配。
4.限位器臂轨迹曲线的设计
限位器臂的设计主要包括限位器臂的轨迹曲线设计以及形状设计.限位器臂的运动存在于门钣金内部，而门内有玻璃升降器、玻璃等车门附件，限制了限位器臂的运动空间，如果限位器臂设计不规范有可能和其他车门附件发生干涉而不能正常工作，臂之间的间隙要保证1 mm以上的情况下对限位器臂轨迹曲线进行优化使其更加符合实际要求。因此限位器臂的轨迹曲线设计在整个限位器装置设计中是非常关键的一步，限位器臂的轨迹曲线可以通过微积分近似方法、方程式计算求解法、运动模拟法和作图法等各种方法求得，本文通过CAD作图法确定限位器臂的轨迹曲线。
5.限位器力臂验证
在得到优化后的限位器臂轨迹曲线后需对其进行力臂验证。已知铰链转动中心与限位器盒中心之间的距离PM，铰链转动中心与限位器旋转中心之间的距离OP以及限位器初始位置时限位器盒中心与铰链转动中心的连线和限位器旋转中心与铰链转动中心的连线的夹角θ0。
总结：通过CATIA参数化模型方法对车门限位器在不同路况下的受力情况进行计算，得到了车门限位器产生的力F1与限位器有效分力F1′之间的关系，采用CAD作图法设计出限位器臂的轨迹曲线，是限位器装置设计的关键环节；通过对车门限位器的力臂计算，可验证车门限位器的布置位置是否合理，同时为进一步的运动仿真分析奠定了基础.
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论文作者:马富佳
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/12
标签：车门论文; 铰链论文; 曲线论文; 轨迹论文; 中心论文; 间隙论文; 汽车论文; 《基层建设》2017年6期论文;