限位器及车门过档力计算浅析

10.16638/ki.1671-7988.2019.13.028

限位器及车门过档力计算浅析

宋敏鹏，王迎新，张云峰

（众泰汽车工程研究院，浙江杭州310018）

摘要：车门是使用频率最高的汽车系统之一，用户在开关门时，对车门过档手感会有直接的体验，好的手感可以提高用户满意度、提升品牌形象。过档手感主要由车门限位器提供，但与把手位置、车门重力、铰链等都有重要关联。文章分析了把手位置、车门重力、铰链、限位器等对开关门手感的影响，并详细介绍了车门过档力的计算方法，尤其是限位器过档力矩的计算，对车门过档力的设计和调整，提供了可靠的理论依据。

关键词：限位器；开关门手感；车门过档力；限位器过档力

中图分类号：U463.83+4 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)13-79-04

Calculation Analysis of Check's Operation Force

Song Minpeng, Wang Yingxin, Zhang Yunfeng

( Zotye Automobile Engineering Research Institute, Zhejiang Hangzhou 310018 )

Abstract: Door is one of the most frequently used systems in the vehicle. When users open and close the door, they will have an intuitive feelings through the check's stop. A comfortable experience can improve customersatisfaction and enhance brand image. The experience is mainly provided by the check, but is also significantly related to the handle position, door gravity, hinges, etc. This paper not only analyzes the influence of handle position, door gravity, hinge and check, but introduces the calculation method of the door's operation force in detail, which includes the calculation of the check's resisting moment. It provides a reliable theoretical basis for the design and adjustment of the door's opening and closing feel.

Keywords: Check; Door’s opening and closing feel; Door's operation force; Check's operation force

CLC NO.: U463.83+4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)13-79-04

1 前言

新车型开关门手感的确定，通常做法是试制阶段进行实车评审确认，如不满意，则不断对限位器进行实物更改，然后再次评审，直到达到预期效果。这个过程，一般需要3~5轮的修改才可实现，周期长、效率低。造成这种现象的主要原因，一是设计前期缺乏系统的计算，未对限位器进行合理的力矩设计；二是实物评审调整阶段，每次调整限位器时，大多依靠经验，未进行必要的系统性计算确认。因此，合理的车门过档力计算方法，可以大大提高车门限位器开关门手感开发的效率。

2 车门开关门过档力影响因素

车门开关时的过档力，通常以车辆水平放置状态进行评价，其与把手位置、铰链内阻、铰链倾角、车门重量、限位器等均有直接关系。

2.1 把手位置

车门把手是人开关车门的直接操作部位，把手到铰链轴线的距离即为操作力臂，同样的开关门阻力，力臂的长短决定了用户感受到的力的大小，因此，讨论开关门过档力时必

作者简介：宋敏鹏（1989-），男，主管工程师，先后就职于奇瑞汽

车股份有限公司和浙江众泰汽车制造有限公司杭州分公司，主要从

事汽车开闭件和附件系统的设计研发工作，对门系统的开发工作有

着较为丰富的经验。

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汽车实用技术

80 须考虑把手的位置。但对一个具体的车型来讲，把手的位置通常是固定的，是不可改变位置的，不能通过调整把手位置来调整过档力。 2.2 铰链内阻

铰链连接着车门和车身，车门开关均绕铰链轴线进行，铰链旋转时自身有一定的内阻，会对开关门手感产生一定的影响。 2.3 铰链倾角

为了使车门具有自动关门的趋势，铰链布置时一般具有一定的内倾角和前后倾角，铰链倾角会使车门重力在开关门方向产生分力，重力分力会直接影响开关门手感。铰链布置是车门各附件布置的基础，影响重大，因此铰链确定以后，通常不会通过调整铰链的方式来调整过档力。 2.4 车门重量

对于铰链倾角已确定的车型，车门重量的大小，决定了重力分力的大小。一般对于具体的车型，各车门的重量为定值。 2.5 限位器

限位器具有控制车门开度、提供过档手感的功能，是开发者调整开关门过档力的最主要手段，即通过调整限位器自身的过档力，来实现车门系统过档力的调整。具体通过调整限位器臂上各斜坡高度、斜度、圆角大小来实现，极少数情况也会调整弹簧的弹力。

图1 限位器示意图

3 车门开关门过档力计算方法及应用

人在开关门过程中，需要克服的阻力矩有：铰链自身的旋转阻力矩M 铰、限位器的阻力矩M 限、车门重力的分力矩M G ，如图2所示。因此根据力矩平衡原理，可知开关门操作力矩M F ：

开门时：M F =M 铰+M 限+M G 关门时：M F =M 铰+M 限-M G

图2 车门受力示意图

3.1 开关门操作力矩

人开关门时，通过车门把手进行操作，操作力矩为：

M F = F *L

其中，F 为人开关门时使用的力，即开关门过档力，为用户开关门时的直接感受；

L 为对应的力臂，即把手到铰链轴线的距离。 3.2 铰链自身的旋转阻力矩

铰链作为一个单独的零部件，其自身旋转存在内阻，阻力矩一般为固定的范围，计算时可取中值，即针对特定的车型，铰链自身的旋转阻力矩为定值。 3.3 车门重力的分力矩

因为铰链轴线存在倾角，车门重力在开关门方向上存在分力，其大小为：

G P = G *cos A

其中，P 为过重心且垂直于铰链轴线的平面； G P 为重力在平面P 上的分力； G 为车门重力

A 为重力G 与平面P 的夹角，针对具体车型则为恒定值。 车门重力分力G P 在开关门方向产生的力矩为：

M G = G P *L G *sinB

其中，L G 为车门重心到铰链轴线的距离。

B 为重力分力G P 与重心铰链连线L G 的夹角，∠B 随车门开度变化而变化，因此每个档位需分别计算（注：重力分力G P 在重心铰链连线L G 的车内侧时为正，否则为负）。

图3 车门重力分力矩示意图

3.4 限位器的阻力矩

3.4.1 限位器弹簧弹力计算

限位器自身的过档力，由限位器滑块在限位器臂上爬坡时，压缩限位器弹簧产生。限位臂两侧各有一个弹簧，结构对称，故两弹簧的总弹力为：

F 弹 = 2*K *△L

其中，K 为弹簧的弹性模量； ΔL 为单个弹簧的压缩量。

如图4所示，根据限位器的结构特点，弹簧压缩量可表示为：

△L =L 0-（H-H 1-t ）

其中，L 0为弹簧自由状态下长度；