汽车车门限位器设计及其优化基础知识

汽车车门限位器设计及其优化基础知识

目录

1 车门限位器的主要形式 (4)

1.1 限位盒、限位臂式 (4)

1.2 扭杆式 (4)

1.3 弹簧式 (5)

2 车门限位器的设计 (6)

2.1 车门限位器的布置 (6)

2.2 车门限位器的开启角度 (6)

2.3 车门限位器的材料 (6)

2.3.1 车门限位器限位臂材料 (6)

2.3.2 车门限位器限位盒材料 (6)

2.3.3 车门限位器安装支架的材料 (6)

2.3.4其它零件材料 (6)

2.4 车门限位器的表面处理 (7)

2.5 车门限位器的密封 (7)

2.6 车门限位器的操作力矩 (7)

2.7 车门限位器的曲线设计 (7)

3 车门限位器的优化 (9)

3.1 车门限位器曲线的优化 (9)

3.2车门限位器限位臂的优化 (9)

3.3车门限位器内部结构优化 (9)

4限位器的失效模式 (10)

5车门限位器的发展趋势 (11)

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）

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30％－40％。

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 图4

1.3 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。

连接车门

轴承

限位

弹簧连接车身

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60－65度之间，它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70－75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，环境最为恶劣，通常镀锌黑色钝化，