俞岳平;李国富;朱立力饮料瓶提手
【摘 要】Power sliding door system is an important subsystem of high-end MPV cars, representing the R&D trend for intelligent car parts. Based on the analysis of the MPV power sliding door workflow and its main function, the working principle and the design requirements for the core components are discussed, including the transmission mechanism, automatic lock mechanism, electronic control unit, etc. Moreover, the structure designing concept of the MPV power sliding door system is proposed, and the two balance states about gravity and the force of steering between the power sliding door and the car body are also studied.%自动滑门系统是高端 MPV 汽车的重要子系统，也是智能化汽车部件的重要发展方向。基于对MPV汽车自动滑门工作流程及其主要功能的分析，探讨了自动滑门系统的传动机构、自动拉门锁紧机构、开门释放机构以及电控系统等核心部件的工作原理与设计要求，提出了MPV汽车自动滑门系统的结构设计思想，并研究了自动滑门与车身间的重力及侧翻力两类平衡力系。 船用锚机
sgt【期刊名称】《宁波大学学报（理工版）》
【年(卷),期】2014(000)002
【总页数】5页(P64-68)
【关键词】自动滑门;功能部件;结构设计;平衡力系
【作 者】俞岳平;李国富;朱立力
降压散【作者单位】SSL检测宁波职业技术学院 海天学院，浙江 宁波 315800;宁波大学 机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211;宁波大学 机械工程与力学学院，浙江 宁波 315211
【正文语种】中 文
【中图分类】U463.83+4
汽车自动滑门是较复杂的机电一体化系统,也是智能化汽车部件的重要发展方向. 由于有利于方便车门开关, 提升汽车的自动化程度和品质,自动滑门系统在MPV等汽车产品中得到了
越来越多的应用, 并逐渐受到国内外研究者的关注. 卫原平等[1]面向汽车电动滑移门系统的创新与智能化,研究了电动滑移门系统开发过程涉及的造型、内部空间与性能、电控技术、操作性能等关键技术. 张勇强等[2]从降低系统开发成本, 缩短开发周期出发,给出了电动滑门系统的开发流程, 并简要介绍了电动滑门系统功能规范的制定方法. 曾良才等[3]在分析电动滑移门控制要求的基础上, 设计了一种基于电机控制的新型电动滑移门驱动系统. 朱庆成等[4]通过建立中滑门虚拟样机有限元分析模型,对中滑门开启性能进行了分析与优化. 徐济慈等[5]依据自动滑移门的耐久性试验要求, 研究了相关试验装置的具体实现方式. Osamura等[6]设计了一种闭环控制的电动滑门参考模型, 并通过仿真和实验证明其可行性.
虽然国内外有关汽车自动滑门的研究已取得一些进展, 但总体仍十分有限, 尤其是涉及自动滑门具体核心功能部件的系统性研究还不多见. 面向汽车产品功能需求的自动滑门系统研究, 对于高端汽车产品及智能化汽车产品的开发与设计,都有着极为重要的现实意义.
1.1 自动滑门工作流程分析
自动滑门的核心功能是通过电机驱动控制代替手工，自动打开和关闭笨重的滑门, 其主要工作流程如图1所示. 自动滑门关闭过程中, 电控单元(ECU)接收到关闭滑门的指令后, 依次完
成以下两个动作来实现滑门的关闭: 首先控制自动滑门驱动电机将滑门缓缓拉至半锁位置, 之后, 启动自动滑门锁紧功能, 使其到达第二道锁, 即全关位置,实现自动关闭. 此时滑门锁体上的锁舌和车身柱板上的锁环锁合在一起, 滑门被牢固地锁合在全关位置. 自动滑门的开门过程是自动关闭的逆过程, ECU接收到自动滑门开启指令后, 首先控制锁紧电机完成锁舌脱离锁环的动作, 使滑门处于自由滑行状态, 接着, ECU启动自动开门功能, 将自动滑门缓缓拉至全开位置.
1.2 自动滑门的功能设计
1.2.1 锁紧与释放功能
汽车自动滑门在完成关闭动作时, 车身门框上静止的锁环或锁柱与运动门锁上的卡板开口相撞, 使得卡板旋转卡住锁环, 并被棘爪止回, 进入半锁位置, 在该位置时, 滑门虽已合上, 但并没有完全锁紧. 随着滑门继续运动, 锁环继续推动卡板旋转, 并再次被棘爪止回, 进入全锁位置, 此时,锁环与卡板彻底卡死, 滑门完全关紧. 进行开门动作时, 首先必须通过电机带动棘爪反向转动, 释放卡板, 再沿滑门运动方向拉动滑门, 使卡板与锁环脱离, 滑门才可以实现自由运动. 开门动作可以启动的前提条件是中央门锁未上锁. 通过机械机构切断电机和锁体止回
kv7棘爪的连接, 或者切断开门电机的供电路线, 可以实现中央门锁锁止滑门.
1.2.2 全开位置保持功能
由于汽车可能在不同地形条件下启动开门动作, 为了保证滑门在全开位置的可靠性, 通常设有弹性夹紧机构, 当车身处于向下倾斜状态时, 夹紧机构启动, 通过摩擦力及压迫力增大滑门关闭的运动阻力, 防止滑门轻易移动. 近来有些新型汽车,如TOYOTA的HANCE, 在下滑道设置了棘轮棘爪机构, 称为 open-holder, 该装置可以将滑门锁死在全开位置, 只有通过拉锁或软轴把棘爪拉开后才可以释放 open-holder, 这种更加完善的设计可以使自动滑门的关闭动作更加安全.
1.2.3 锁止、解锁与送电功能
带有滑门的车型一般都具有中控锁自动上锁和滑门上锁状态反馈功能, 自动上锁是指操作者无须直接操作中控锁, 而是通过车体控制模块, 以电动的形式, 利用电机等执行元件间接地切断内外侧把手和锁体止回棘爪的连接, 达到锁止状态.当车体控制模块发出自动上中控锁指令后, 滑门的上锁状态反馈系统将反馈是否已经安全上锁信号, 控制模块确认是否可靠锁止.
通常自动滑门是在上完第一道锁之后, 才通过一个多点的触点机构进行能量和信号的传递,自动滑门的电信号接受、电信号反馈以及其他相关设备工作都需要自动滑门必须有送电功能, 送电由用于给滑门的自动拉门锁紧机构和其他用电设备供电的送电机构完成.
2.1 自动滑门的主要功能部件
依据自动滑门系统的功能, 自动滑门的关键部件主要包括传动机构、自动拉门锁紧机构和电控单元(ECU). 其中, 传动机构可以实现滑门的自动滑动, 完成门的打开和关闭, 自动拉门锁紧机构的作用是将处于第一道锁的滑门锁紧到全关位置,电控单元则是滑门有序和安全实现自动功能的保障. 此外, 自动滑门系统还有一些其他重要部件,主要包括开门释放机构、防夹部件、送电机构等,其中开门释放机构是将锁体上的棘爪拉开, 使锁舌脱离锁环, 让滑门释放处于自由状态的执行机构; 防夹部件是为了防止自动滑门在关闭时人或物体受夹, 送电机构则用于给滑门上的自动拉门锁紧机构和其他用电设备供电.
2.2 自动滑门主要机构
2.2.1 传动机构
传动机构是自动滑门滑行动作的执行机构,通过滑门自动滑行实现门的打开和关闭. 目前应用于自动滑门上的传动机构原理大体可以分为同步带传动、线索传动和齿轮齿条传动三种, 其中以同步带传动较为常见. 同步带传动具有与齿轮传动一样的平稳性, 采用同步带传动形式的自动滑门具有运动平稳、噪声小的特点, 同时, 其较高的传动效率降低了对动力源的功率需求, 可以减小作为动力源的电机功率, 进而缩小整个传动系统的体积, 使其结构更加紧凑. 采用同步带传动形式时, 为了使其传动顺畅, 同时防止运动过程出现跳齿, 一般都需要进行预紧或者是张紧. 但自动滑门传动中一般没有明显的预紧或张紧装置, 比较经典的设计是使滑门在整个开关门的运动过程中能够保证同步带始终处于一定的张紧状态, 这样可以省略张紧机构, 但滑门滑轨必须和自动滑门的传动机构同步设计, 其中涉及的参数相对较多, 大体与导轨形状、传动机构各传动轮中心位置等有关,这也是同步带传动在自动滑门传动机构上应用受到限制的一个重要原因.
2.2.2 自动拉门锁紧机构
自动拉门锁紧机构需要将处于第一道锁位置(半锁状态)的滑门锁紧到全关位置的全锁状态. 出于防水要求, 车门在全关状态时需要通过密封条的变形来保证其密封性. 由于车门在由半
锁状态到全锁状态的运动过程中, 需要克服车门密封条变形带来的反作用力, 这种变形反作用力增加了车门从半锁到全锁的运动难度, 设计时需要对此微小距离变化过程作出特殊处理. 目前的自动滑门主要有增加专门自动拉门锁紧机构和大幅度增加滑门滑行驱动电机功率裕度两种解决方式, 前者较典型车型有NISSAN的QUEST以及TOYOTA的PREVIA等, 后者则有GM的GL8 FIRSTLAND等. 自动拉门锁紧机构主要是一组棘轮棘爪机械结构, 在电机等动力源的驱动下, 完成棘轮的拉门锁紧运动和棘爪对棘轮的止回, 棘轮的运动将滑门牵引到全关位置, 由棘爪的止回将滑门固定在全关位置.
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