限位器设计指南

车门限位器设计指南1本指南的主要内容1).本指南参照M13车型展开的2).简要地介绍车门限位器的工作原理、结构、功能，以及法规要求3).详细具体的描述和分析车门限位器的布置、限位臂造型的构建及动动校核4).概括车门限位器的试验、制图及制造工艺要求2车门限位器的概述2.1车门限位器的功用与分类定义：车门限位器，简称限位器，是指车门在受到一定力的作用下，限制车门转动的装置。功用：车门限位器用以限制车门在车身倾斜的情况车门自己打开或关闭；并限制车门的最大开度，同时起缓冲作用，防止发生金属之间相碰产生刺耳的声音。车门的最大开度，需根据上、下车的方便性，上车后关门的方便性以及车门与车身不干涉等条件来决定，一般为65°-70°。分类：根据限位臂的型式不同，分为冲压限位器、包塑限位器和其它结构的限位器。冲压限位器是指限位臂以冲压的工艺实现限位结构的限位器（如A11限位器)。包塑限位器是指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（如B11限位器）。其它结构的限位器是指除冲压限位器和包塑限位器以外的车门限位器。2.2车门限位器的结构与工作原理车门限位器的具体结构如图2.1所示，其主要由安装支架、限位臂、限位盒、橡胶缓冲块等组成。安装支架和限位臂铆接且能平稳自由旋转。图2.1车门限位器的结构图注意：本指南是针对独立式车门限位器展开分析的，而不考虑铰链和限位器一体化的结构型式。车门限位器的工作原理：如图2.2所示，当车门逐渐打开时，通过限位臂，两滚轮之间的距离加大，扭簧产生角位移，扭转到一定角度后，限位臂的凹槽卡入滚轮之间，这是第一档限位；此时车门继续转动，当转动到某一位置时，臂的第二个凹槽卡入滚轮与旋转渡轮之间被定位，达到第二档限位，同时，此刻限位臂端头的橡胶缓冲块与限位盒相碰而使门限制在最大开度。图2.2车门限位器工作原理示意图3车门限位器的法规要求在法规方面，主要考虑奇瑞汽车有限公司的企业标准“Q/SQR.04.277—车门限位器总成”。Q/SQR.04.277主要对车门限位器的基本性能、试验方法、检验规则、标志、包装和运输等方面做了规定。4车门限位器的布置4.1确定限位器在Z向上的位置一般情况下，限位器布置在上下铰链之间，或靠近上铰链，或靠近下铰链；考虑到门下垂和玻璃升降器问题，大多布置在靠近上铰链的位置，同时此位置玻璃与车门内板的Y向间距也比较大，有利于限位器的布置。确定了限位器在Z向的位置，即确定了限位臂旋转运动的中心轨迹平面（即图4.1中的PLANEI）；限位器的后续设计与校核都是在此平面上进行的。M13前门的限位臂的中心平面与上铰链下端面的间距为75mm。4.2确定限位臂的旋转中心位置(B)通常情况下，在确定限位臂旋转中心位置之前，应该先确定出车门铰链旋转中心（即图4.1中的铰链旋转中心A）。以车门铰链旋转中心为参考基准，同时考虑到安装支架越靠近B-R-LINE对限位器布置越有利（奇瑞公司已设定安装支架为标准件），这样，凭经验初步确定出限位臂的旋转中心位置（即图4.1中的限位臂旋转中心B）；同时要保证铰链旋转中心轴与限位臂旋转中心轴相互平行。4.3确定车门完全关闭时限位盒内导向块中心位置(C)限位盒一般是安装在铰链加强板上的（如图4.1所示）。确定限位盒内导向块中心位置时，以限位臂旋转中心B为参考基准，再考虑到导向块中心与限位臂旋转中心B的间距（一般此值取35mm左右，M13车型此值为32.25mm），从而凭经验初步确定出车门完全关闭时，限位盒内导向块中心位置（即图4.1中的限位盒内导向块中心C）。图4.1车门限位器的布置示意图5构建限位臂的造型限位臂造型的构建是限位器总成设计的重点。构建出限位臂造型后，安装支架、限位盒和缓冲块的结构也就很容易的被确定出来，从而完成限位器总成造型的设计。完整的限位臂造型构建步骤如下：构建限位臂的中心造型线(即图4.1中的LINEI)由中心造型线(LINEI)生成限位臂实体在限位臂实体上构建限位凹槽(确定中间档位)5.1构建限位臂的中心造型线根据第4节确定出来的限位臂旋转中心B、门完全关闭时限位盒内导向块中心位置C和车门铰链旋转中心A，便可以构建限位臂的中心造型线。A、B和C的位置关系如图5.1所示。在车门开启或关闭过程中，限位臂始终绕着旋转中心B旋转；限位盒既绕着车门铰链旋转中心A旋转，又沿着限位臂移动；限位盒内导向块中心位置随着限位盒的移动而不断变化着。限位臂中心造型线LINEI的构建原则是：在车门开启或关闭过程中，要时刻保证限位盒内导向块与限位臂中心造型线在二者的啮合处相互垂直。只有较好的满足这个原则，才不至于出现车门转动发涩或卡死等现象。图5.1A、B和C的位置关系图具体构建步骤如下（以M13前门限位器为例，前门铰链的最大开度为70°，车门最大开度为65°）：1).以A为圆心，AC为半径画一圆弧；以过A点且垂直于PLANEI的垂线为旋转轴（定义为轴A），对线段AC进行旋转，旋转步长为5°，得到一系列线段AC、AC1、AC2、AC3、...、AC14；其中C、C1、C2、C3、...、C14分别是这些线段与圆弧的交点。见图5.2。图5.2限位臂中心造型线模拟过程图2).以轴A为旋转轴，对线段BC进行旋转，旋转步长为5°，得到一系列线段BC、B1C1、B2C2、B3C3、...、B14C14。见图5.3。图5.3限位臂中心造型线模拟过程图3).以B为圆心，分别以BC、B1C1、B2C2、B3C3、...、B14C14为半径得到一系列圆。这些圆与线段B1C1、B2C2、B3C3、...、B14C14的交点分别为D1、D2、D3、...、D14。见图5.4。图5.4限位臂中心造型线模拟过程图4).旋转轴B定义为：过B点且垂直于PLANEI的垂线。第一步，以轴B为旋转轴，对线段BC进行旋转，旋转角度为BC与BD1的夹角，得到曲线BD1C1；第二步，以轴B为旋转轴，对曲线BD1C1进行旋转，旋转角度为BC1与BD2的夹角，得到曲线BD2C2；第三步，以轴B为旋转轴，对曲线BD2C2进行旋转，旋转角度为BC2与BD3的夹角，得到曲线BD3C3；...；以轴B为旋转轴，对曲线BD13C13进行旋转，旋转角度为BC13与BD14的夹角，得到曲线BD14C14。最后所得到的曲线BD14C14就是最大开度为70°的车门限位臂的中心造型线。见图5.5。图5.5限位臂中心造型线模拟过程图5).一般情况下，限位臂中心造型线模拟的开度可以稍大于车门的最大开度（如此例模拟到70°大于车门的最大开度65°），待限位器与车门的相关信息确定后，把造型线的多余部分裁剪掉。若要使限位臂的中心造型线更加精确，则可以降低模拟过程的旋转步长（比如取为2°）。最后，这样模拟出来的限位臂中心造型线，在车门开启或关闭过程中，能够时刻保证限位盒内导向块与限位臂中心造型线在二者的啮合处近似的相互垂直，一般限制误差范围为±5°之内。5.2构建限位臂的三维实体把上小节构建的曲线BD14C14旋转到车门完全关闭时的位置，即旋转角度为BC与BD14C14的夹角，把BD14C14旋转到与BC重合的位置（即为图5.5中的曲线BCC14′）。以曲线BCC14′为中心，按相应的宽度和高度进行对称拉伸便可得到限位臂的三维实体。5.3确定限位器的中间档位限位器的中间档位是通过限位臂上的凹槽来控制的，所以确定好中间档位后便可以构建出限位臂的凹槽。限位器中间档位的确定原则是：保证车门开启或关闭到中间档位时，B-R-LINE与门护板的间距为600mm左右，此时对应的车门开启角度大概在35°—42°之间。如图5.6所示，M13前门的中间档位设计为42°。6限位器与周边件的间隙校核构建出限位臂的造型后，再装配上其他相应的部件，便得到限位器总成；接着把限位器的安装支架安装到A柱或B柱上，限位盒安装到铰链加强板上。最后便可以进行限位器总成与周边部件的间隙校核。图5.6限位器与周边件的间隙示意图(M13前门)需要校核的限位器与周边件的间隙主要有：限位器与车门内板的间隙，限位器随门旋转时与玻璃升降系统的间隙。很明显，车门处于完全关闭状态，限位器与车门内板的间隙达到最小值，此最小值应不小于3mm；车门处于最大开度状态，限位器与玻璃升降系统的间隙达到最小值，此最小值应不小于5mm。另外，车门在开启或关闭过程中，要保证限位器与线束、门洞密封条不干涉。经过运动间隙校核，若出现干涉或其他不合理现象，则必须调整限位臂旋转中心位置B和车门关闭时限位盒内导向块中心位置C，重新进行限位臂造型的构建与运动间隙校核；这样重复工作量相当大，因此能否较合理地确定限位臂旋转中心位置B和车门关闭时限位盒内导向块中心位置C是至关重要的。图5.6示出了M13前门限位器与周边件的间隙值和位置关系。其中，车门完全关闭时，限位器与车门内板的最小间隙值4.89mm；车门处于最大开度状态时，限位器与玻璃升降系统的最小间隙值为9.56mm。限位臂的长度为123.34mm。7限位器的工艺技术与性能要求7.1限位器的工艺技术要求1).限位器按图样规定的正确位置安装到车门上后应运动平稳，无异常的响声、振颤等现象。2).限位器的塑料件不得出现裂纹，严重磨损等影响寿命的缺陷；表面应平整无气泡、无毛刺。3).限位器表面不得有油污，金属表面镀层要均匀，无明显变形和毛刺等缺陷。4).弹性零件镀锌后，须经去氢处理，清除脆性。5).相对运动件之间需涂适量耐-40ºC低温且耐油漆的润滑脂。6).安装支架和限位臂铆接牢固且能平稳自由旋转。7).限位器安装螺纹或者螺栓强度要达到8.8级以上，能承受12Nm的力矩。8).限位器在－40ºC至90ºC范围内，满足其使用性能。7.2限位器的性能要求1).开关门力矩操作力矩应满足顾客要求，防止车门伤人。由于不同车型要求的操作力矩不同，难以规定具体的开关门力矩和力矩范围，具体的要求可以参照相应的图纸。但是必须满足在25度的斜坡上，车门必须能在中间档位位置保持开启状态。2).过载开门试验在室温状态下，前门用100±5Nm，后门100±5Nm，进行开门5×103个循环，限位器组件不得损坏。3).耐久性试验车门限位器须能经受该1×105个循环的耐久试验，试验结束后，产品不得有严重的磨损；试验结束后，车门限位器不得有裂纹、断裂、变形、较大磨损或其它损坏。