车门限位器设计知识

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1、目录1 车门限位器的主要形式 41.1 限位盒、限位臂式 41.2 扭杆式 41.3 弹簧式 52 车门限位器的设计 62.1 车门限位器的布置 62.2 车门限位器的开启角度 62.3 车门限位器的材料 62.3.1 车门限位器限位臂材料 62.3.2 车门限位器限位盒材料 62.3.3 车门限位器安装支架的材料 6 2.3.4其它零件材料 62.4 车门限位器的表面处理 72.5 车门限位器的密封 72.6 车门限位器的操作力矩 72.7 车门限位器的曲线设计 73 车门限位器的优化93.1 车门限位器曲线的优化 93.2车门限位器限位臂的优化 93.3车门限位器内部结构优化 94限位器的

2、失效模式10115 车门限位器的发展趋势1 车门限位器的主要形式目前市场上的车门限位器有以下几种1.1 限位盒、限位臂式（见图 1、图2）它的工作原理为：限位器支架通过一安装螺栓紧固在车身上，限位盒通过 两个安装螺钉紧固在车门上，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，弹性橡胶块便会有不同的弹性变形，这样 就需要人在开门的时候用不同的力进行关门。在每一个限位的位置点，便能起 到对车门的限位作用。这种结构是目前应用最广泛的，它的具体形式还有很多种：有的限位臂是 冲压的结构，有的限位盒内采用滚针，有的限位盒内采用滚珠，有的限位盒内 采用导向块但是限位的原理同出

3、一辙。这种结构的优点是结构简单，成本低，占用空间小，免维修。缺点是对钣 金的要求偏高，如果铰链强度不够，车门下沉，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两当或者三挡，它的最大力矩在 35Mm 左右， 长度一般在60mm左右，最大开启角度一般在70度以下，耐久试验后，扭矩变 化大概在 3040。1.2 扭杆式（见图 3、图 4）它的工作原理是：与铰链一体，通常安装在下铰链上，在关门的过程中， 通过扭杆变形，产生不同的力，来达到限位的目的。这种结构多用在欧洲车市场，因为是爱德夏的专利，目前我公司车上还未 成运用。这种结构的优点是噪音低，寿命强，限位效果好。缺

4、点是占据空间大， 结构复杂，维修成本高等。这种结构的限位器一般有两挡或者三挡，它的开门力矩最大为45Nm，关门 力矩最大50Nm，最大开门角度在60 65度左右，耐久试验后，扭矩变化大概在 15左右。图3口口Fra铀 recrSST.R4P.OIW4L J.iLr20.R30.PriUWL-i-图41.3 弹簧式弹簧式的车门限位器采用与铰链一体式，利用弹簧和限位杆的结构来实现 对车门的限位。见图5，图6。图 5图 6它的工作原理为：在车门开启的时候，连接车门的部分跟随车门旋转，带 动限位杆旋转，限位杆便会摩擦轴承部分的外套，由于限位杆上有高低不等的 结构，靠弹簧的弹力便产生了不同的限位力，达到

5、限位车门的目的。在目前的市场上，该结构应用不是很多，主要原因是它的很多缺点导致的。 跟上述两种限位器的结构对比，该结构占用空间在两者之间，但是由于铰链的 旋转中心轴在限位部分为悬臂，限位器的限位扭矩不能过大，否则悬臂的强度 存在风险；另外这种结构在限位处有轴承，轴承的工作环境很恶劣，很容易受 到损害，产生异响。由于上述的诸多原因，该结构限位器应用不是很广泛。这种结构的限位器优点是限位挡位比较清晰，限位力矩容易调整等。2车门限位器的设计由于目前限位臂限位盒式车门限位器应用最为广泛，故在本设计指南中， 只介绍限位臂限位盒式车门限位器的设计。2.1 车门限位器的布置 车门限位器一般布置在车门上下铰链

6、之间，当然一体式的车门限位器布置 在车门下铰链上，也有的布置在下铰链的下方。限位器布置的具体位置可以通 过在开门的过程中整个开门系统的受力分析获得，因铰链中心线通常有点偏斜 （通常 2 度左右，最大不能超过 4 度），这样造成限位器的在布置在不同的位置 的时候，对开门系统贡献的力矩也不尽相同，但相差并不是很大，可以根据实 际情况计算。另外，车门限位器的布置还要考虑门的空间，尽量布置在空间比较大的地 方，避免车门限位器在开门过程中与玻璃导轨、玻璃干涉，或者在车门玻璃下 降的时候与玻璃等零件在某个状态干涉或者空间太小。2.2 车门限位器的开启角度 车门限位器的最大开启角度一般在 6065度之间，它

7、的开启角度与铰链的 开启角度有很大关系。限位器为了实现其限位作用，它的开启角度要比铰链角 度偏小，铰链的开启角度一般在 7075 度，公差在正负3 度；限位器的开启角 度一般在 65正负 3 度，考虑公差的情况下，限位器的开启角度比铰链至少少2 度，这样才能保证限位器充分发挥作用。在设计中可以综合考虑限位器的开启 角度，同时要考虑限位器一挡开启时人上下车的方便性。一挡的开启角度开启 的车门间隙一般不小于 550mm。2.3 车门限位器的材料2.3.1 车门限位器限位臂材料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 料厚一般为 3mm。2.3.2 车门限位

8、器限位盒材料考虑限位盒的冲压要求，车门限位器限位盒的材料一般为DC03，限位盒盖的 材料一般为DC01,料厚分别为2.0mm和1.5mm。2.3.3 车门限位器安装支架的材料因车门限位器支架是把限位器安装在车身上的唯一一个零件，故它的材料 及强度要求比较高，通常采用B450NQ，料厚通常为2.0mm。2.3.4 其它零件材料 弹性橡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，一般材料丁腈橡胶。导向块，因导向块与限位臂材料摩擦，故导向块的材料一般为POM。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钢。铆钉，车

9、门限位器的限位臂与车门限位器安装支架用铆钉铆接在一起， 铆 钉的材料一般为 45 钢。限位盒运动到限位器的最后开启角度后，通常有一个缓冲块、一个限位用 的钢板和一个限位铆钉，缓冲块的材料通常采用丁腈橡胶，限位钢板的材料一 般采用DC01,限位铆钉的材料通常Q235,也有的限位器没有这些零件。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，材料和料厚都能选择其他的材料和牌号。2.4 车门限位器的表面处理车门限位器的工作环境比较恶劣，按照相关标准要求，车门限位器要能承 受 5%中性盐雾试验 144 小时，这对限位器提出表面处理的要求。因车门限位器的安装支架裸露在外边

10、，环境最为恶劣，通常镀锌黑色钝化， 以满足相关标准要求。车门限位器限位盒装车车门里面，环境较支架比较好， 一般采用镀锌彩色钝化。2.5 车门限位器的密封因车门限位器限位盒内部涂有很多润滑脂，以保证限位器在使用的过程中 噪音低。故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，限位器就会出现发涉、异响等现象。限位 器的寿命降低。限位器的密封一般在限位盒与钣金安装面之间添加一片带有单面胶的海 绵，来保证车门限位器的密封，减少灰尘进入限位盒，增加限位器的使用寿命。2.6 车门限位器的操作力矩门限位器的作用是对车门的一些特定的位置进行限位，这样就要求车门限

11、位器有一定的限位力矩或者开关门力矩的要求。车门限位器的操作力矩是可以计算出来的。因整个车门开启系统均是相对 铰链旋转中心现进行旋转，故可以针对铰链中心线做一个力矩平衡。车门限位器的操作力矩计算过程中要考虑整车在下面几个特殊状态下对车 门限位器限位力矩贡献。1）整车倾斜的时候，对关门力矩的要求。2）整车上坡或者下坡对车门限位器开关门力矩的要求3）铰链本身的阻力扭矩。4）限位器安装支架与限位臂沿铆钉旋转的阻力力矩。除此之外，车门铰链的倾斜，内开外开力也要考虑。因车门的操作力矩经过一段时间后会降低，故在设计的过程中，在不影响 整车开关力的要求下，一般采用集中情况综合下最大的力矩。2.7 车门限位器的

12、曲线设计在设计的过程中，车门限位器的很多零件均可以沿用，例如限位器安装支 架，车门限位器限位盒等。限位器的设计要注意以下几点：1）限位臂旋转中心线与铰链中心线平行。2）限位器安装支架与铰链选装中心线平行。3）限位盒内滚针必须时刻与限位臂曲线垂直。4）限位臂曲线所在平面必须与铰链旋转中心线垂直。 车门限位器曲线的设计通常采用微积分近似方法进行。设计方法按照如下 步骤进行：1）根据整车的布置做出限位器部分的断面图，见图 7。图72）假如车门限位器的开启角度为 68度。我们把车门开启角度等分成 17个等角 度，每个角度为 4 度。见图 8。图83车门限位器的优化车门限位器设计过程中，每一个阶段都需要

13、对车门限位器进行优化，保证 下一步的工作能够正确的开展。车门限位器的优化可以分为以下三种：3.1 车门限位器曲线的优化 车门限位器曲线设计完成后，可以根据曲线对车门限位器曲线进行运动分 析。如果出现车门在运动过程中距离相关零件之间得间隙太小，可以根据实际 情况对车门限位器曲线进行优化。在优化的过程中要考虑一下几点：1）车门限位器的任何部件与相关部件之间的距离最好保持 10mm 以上，最 小不能少于 5mm。2 ）在运动的过程中，限位器曲线与限位盒之间的间隙要保证1mm以上间隙。3）可以对曲线进行调整，但是要保证1）、2）均能满足。车门限位器曲线验证符合实际要求后，可以根据曲线进行建模。在考虑关

14、 门的情况下，可以把限位臂在一挡的位置有个倾斜的角度，来配合自动关门的 趋势。3.2 车门限位器限位臂的优化 车门限位器数模完成后，仍有必要进行运动分析，来验证整个开门系统是 否满足整车设计要求，当限位器限位臂不能满足要求时，对限位器本身进行优 化。运动分析过程中要考虑以下部分的内容。1）铰链与车门限位器开关门角度分析。2）车门限位器与相关零件（玻璃、玻璃导轨等）之间的间隙分析。3）车门限位器本身的间隙分析。 限位臂本身可以进行以下简单的调整，但是一般要要求为：1）限位器限位臂的宽度一般不小于 10mm。2）限位器限位臂的限位结构处最厚部分一般在10mm左右。3）限位器限位臂的限位结构处最薄部分一般在 5mm 左右。3.3 车门限位器内部结构的优