[发明专利]一种车门自动开闭机构设计方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种开闭机构设计方法，特别是涉及一种车门自动开闭机构设计方法。

背景技术：

随着国内汽车产业的发展，用户对驾驶舒适性的要求进一步提高，汽车车门自动开闭功能越来越成为用户关注的焦点。但车门开闭机构如何设计计算，仍然是一个难点。

发明内容：

本发明的目的是提供一种车门自动开闭机构设计方法，在原来尾门双侧气撑杆的基础上，再增加一套机构使其能够使用电动机构来代替人手操作，以实现自动开关车门的目的。这是一种参数化的车门开闭机构设计计算方法，并且把这个方法集成到Excel表格里，使之具有直观性强、易操作、可靠性好的优点。通过简单的计算，可以明确产品设计优化方向，一方面可以节省大量的样件试制及试验费用，另一方面可以大幅度缩短新产品的研发时间。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：在车身侧围上增加安装撑杆系统，该系统由电机、减速箱、曲柄、撑杆及相应的球头铰链、安装支架组成。车门开启时，电机及减速箱输出扭矩使得曲柄顺时针方向旋转，推动撑杆向上，继而在球头铰链位置推动车门围绕车门铰链轴线顺时针旋转，一直到车门止点停止，车门开启完成；车门关闭时，电机及减速箱输出扭矩使得曲柄逆时针方向旋转，拉动撑杆向下，继而在球头铰链位置拉动车门围绕车门铰链轴线逆时针旋转，一直到车门完全闭合，车门关闭完成。

通过自动支撑杆系统的计算，设计计算过程会变得相对简单，因为每个参数都是受到空间环境的限制，这样通过简单尝试调整各个参数是能够很快得到系统设计的最优值的。计算出最优解以后，整套机构的设计很快得以完成。尽管实际受力情况非常复杂，但是通过公式计算是能够将其转化为人手操作力，从而带入Excel计算表格的。

本发明与已有技术相比较的优点是：它在原来尾门双侧气撑杆的基础上，再增加一套机构使其能够使用电动机构来代替人手操作，以实现自动开关车门的目的。这是一种参数化的车门开闭机构设计计算方法，并且把这个方法集成到Excel表格里，使之具有直观性强、易操作、可靠性好的优点。通过简单的计算，可以明确产品设计优化方向，一方面可以节省大量的样件试制及试验费用，另一方面可以大幅度缩短新产品的研发时间。

附图说明：

图1为本发明的人手操作力值曲线图；

图2为本发明的几何分析中简化后的几何分析图；

图3为本发明的力学分析中简化后的几何分析图；

图4为本发明的车门的受力情况复杂图；

图5为本发明的气弹簧的力值曲线。

具体实施方式：

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本具体实施方式如下，在车身侧围上增加安装撑杆系统，该系统由电机、减速箱、曲柄、撑杆及相应的球头铰链、安装支架组成。车门开启时，电机及减速箱输出扭矩使得曲柄顺时针方向旋转，推动撑杆向上，继而在球头铰链位置推动车门围绕车门铰链轴线顺时针旋转，一直到车门止点停止，车门开启完成；车门关闭时，电机及减速箱输出扭矩使得曲柄逆时针方向旋转，拉动撑杆向下，继而在球头铰链位置拉动车门围绕车门铰链轴线逆时针旋转，一直到车门完全闭合，车门关闭完成，实现自动开关车门。

人手操作力值曲线图如图1所示，在原来尾门双侧气撑杆的基础上，增加一套机构使其能够使用电动机构来代替人手操作，以实现自动开关车门的目的。

设计分析中，可获取的已知输入条件有车身环境数据、车门重心坐标/重量、车门铰链轴线、车门开闭角度/姿态、人手操作力值曲线、气撑杆特性曲线；需要设计输出的内容有电机及减速箱输出扭矩、曲柄轴线坐标、曲柄长度、撑杆长度、撑杆球头铰链球心坐标、各杆件承受的最大力值；设计计算模型的简化有曲柄及撑杆自身重量及中心位置不带入运动力值计算、过程中的摩擦及传动效率损失统一给一个系数、运动过程中的计算，简化为车身轴系X-Z平面内进行、几何分析中的简化。

几何分析中简化后的几何分析图如图2所示，A为车门铰链轴线投影点、B为撑杆球铰点、C为曲柄与撑杆球铰点、D为曲柄轴线投影点、E为人手操作点、L1为铰接点B到背门固定点A的长度、L2为曲柄CD的长度、L3为撑杆BC的长度、L4为固定杆AD的长度、LBD为线段BD的长度、Ls为人手操作力臂的长度、θ为AE和y轴的夹角、φ为AD和y轴的夹角、θ1为BE和BC的夹角、θ2为DC的法线和BC的夹角、θ11为BD和BC的夹角、θ12为AB和BD的夹角。