新疆自贸区汽车实用技术2014年第l期设计研究A U T O MO B I L E AP P L I ED T E C H N O L O G y20l 4NO．1 雷学明，班正逸，周利民
(安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽合肥230022)
摘要：车门限位器作为车门系统的一个关键部件，对车门开关舒适性和驾乘人员出入车辆方便
性起到重要作用。本文主要结合自身设计工作经验，阐述了常用限位器的基本布置和设计原理及
方法，充分利用CAT从及ExCEL等工具建立了设计计算标准模型，希望能够使大家在同类车
黑龙江省畜牧兽医局
门限位器设计方面的理解和掌握有所助益。
关键词：限位器；布置；轨迹中图分类号：U463．834文献标识码：A文章编
号：1 671—7988(201 4)01—29—04
Door Che ck er Layout and Design
Lei Xueming，Ban zhengyi，Zhou Liming
(Technique center，Anhui JiaIlgh uai Automobile CO．，LT D．，A n hui Heifei230022) Abstract：The door checker is a VeDr important part in a Vehicl e door syStem．When a customer open me door and get in or out the Vehicle，the door checker could、v or k for me customer to be cOmfortable锄 d conVenient．This paper represent s the b asi c th eo ry and a ppl ica ti on oft he door checke rbas e o n our
experience．Then we
create a stalldard model by CATIA aIld ExCEL to des咖the congener door checkers．We hope itis help如l t o de si gn tl l e congener door
checkers．Key words：Checker；
Layout；1nrack
CLC NO．：U463．834 Document Code：A ArticIe ID：167l一7988(2014)Ol-29—04
车门限位器一般由5部分组成：安装支架、轴1、车门限位器设计概述销、限位器盒(包含弹性元件)、臂杆以及缓冲垫1，
其结构如图1所示。
车门限位器作为车门系统的一个关键部件，对
车门开关舒适性和驾乘人员出入车辆方便性起到重
要作用，其一般安装在车门上下铰链之间，具有以
／
下两个方面的功能：一是提供车门开关档位，使车门在开关
过程中有2—3个定位点；二是保证汽车停
在规定的坡道上时能保证车门在某一定位点停住，
不自开不自关闭。
1安装支架2轴销3限位器盒4臂杆5长春劳模会馆
缓冲垫图1 常用车门限位器结构
示意图
作者简介：雷学明，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。
万方数据
2014年第l 期
雷学明等：车门限位器布置设计
30
2、车门限位器设计 限位器盒安装平面方向，CF 为直线DE 的垂线(通 常CF 与BC 重合)。下面详细描述限位器臂杆
轨迹曲 在进行车门限位器设计时，安装支架和限位器 线求作过程。 盒等零部件通常借用现有车型的成熟，只对臂杆新
I)
2)
设计。限位器的设计是在车门钣金、A 柱、B 柱钣 行的，其涉及的内容主要有： 《。。
金以及铰链、玻璃升降器等零部件设计完成之后进
限位器的布置； 。10≮飞 限位器臂杆轨迹设计； 限位器臂杆形状设计。 下面就从上述3个方面详细论述车门限位器设 计方法。 2．1车门限位器的布置 限位器的布置通常需要遵循以下原则2： 1)限位器旋转轴线与铰链轴线平行，且一般与 铰链轴线距离在45IIlIn 以上； 2)限位器最大开启角度比铰链最大开启角度 小3度； 3)限位器臂杆运动过程中与限位器盒夹角小 图2限位器臂杆轨迹曲线求取过程 于5度；
有报天天读1)将DE 、cF 绕A 点旋转10等份(每次旋转角 4)限位器盒与玻璃、导槽等部件间距不小于 度7度，即限位器盒随车门一起绕铰链轴线旋转)， 5衄：
得至0 D1E1、D2E2 D10E10和C1F1、C2F2 C10F10。
5)限位器运动过程中相对于铰链轴线的力臂
2)以B 点为圆心通过C 、C1．··C10作辅助圆， 不小于60姗； 分别与C1F1、C2F2 C10F10交于G1、G2 G10，剪
6)限位器臂杆运动过程中与车门玻璃等运动 除多余部分得到C1G1、C2G2 ClOGl0。
件间距不小于10m 、与玻璃导槽等固定件间距不小 于5咖。 3)从C10F10开始，将C10G10绕B 点旋转到
C9点，依次类推得到折线CCl0。 2．2车门限位器臂杆轨迹设计 将车门限位器布置完成后，开始限位器臂杆轨 4)连接BC ，将折线BCl0光顺，得到限位器臂
迹设计。因为在车门开关过程中，限位器的臂杆绕 杆轨迹曲线(通常布置时使BCj-DE)。 自身的中心旋转，同时臂杆还随安装在车门上的限
臂杆宽度与所选用限位器盒的限位器臂杆宽度 位器盒一起运动，所以限位器臂杆的轨迹是一条较 相同，通常为12IIlIn —14舢，得到臂杆轨迹后，进行 复杂的复合曲线。通常利用3D 软件(cATIA 、UG 等) 限位器运动间隙检查(限位器臂杆运动过程中与车 采用有限元近似模拟得到，即将限位器臂杆轨迹按 门玻璃等运动件间距不小于10衄、与玻璃导槽等固 照车门旋转角度平均划分为若干段，然后分段拟合， 定件间距不小于5mm)，如不符合要求，则需重新布 最后求出完整轨迹曲线，划分的段数越大，最后得 置限位器，求取新的臂杆轨迹进行限位器运动间隙 到的轨迹曲线越精确，下面按车门开启角度为70 检查直至满足要求。 度，平均分为10段为例求取臂杆轨迹曲线： 2．3车门限位器臂杆形状设计及力学计算 在上图中，A 为铰链轴线，B 为限位器轴线，C 限位器臂杆形状关键尺寸通常如下图3所
示， 为限位器盒中心点在车门关闭状态时的位置，DE 为 通过控制。和H 数值确定限位器臂杆形状。
万方数据
31汽车实用技术2014年第1
期车门自关力：
G．=Gtan(∥+五)／
G!=Gtan[y+arcsin(№／耽)]／
车门自关力矩：他=G1Dsin(口一咿)+G2Dcos(口一叩)
注：
图3臂杆设计关键尺寸图
口一车门开启角度
车门开关过程与限位器受力关系如图4所示。∥．限位器滑块与臂杆摩擦系数
∥．铰链轴线后倾角
y．铰链轴线内倾角
彳．驻坡角度
节一车门关闭时重心到铰链轴线与y平面的夹角
N．铰链单件转动阻力矩
耽一轮距
№一左右车轮中心高度差
下面就某一车型为例进行限位器臂杆形状设计及力图4车门开关过程与限位器受力关系图
学计算：此过程利用Excel表格的函数功能，将各
车门重力在车门开启平面上的分解如图5所
参数及公式编写成Excel函数进行计算。
不。
2．3。l设计输入，如表1。
表1设计输入cn-kix
前门_}F启前门关闭后门开启后门关闭
项目
一档二档二梢一档一档二梢二梢一档
s lml 0 850 850 85 O 85 0 765 0 765 0 765 0 765
疗’ D Iml 0．540 54 0．“0 54 0460．460．46046 G：车门关闭时重心位置d0 r)1695 1695 16．951695 18 56 18．561856 18．56 G’：车门开启a时重心位置(。j30 4fl65 30 30 4()6530 D：车门重心到铰链轴距离Ⅵr (m 1．582 582 582 582 582 1．582l 582 582 a：车门开启角度}I『s(m) 0．150150lS0150．15O．150．150．15 T1：车门关闭时。重心到铰链轴的垂线与y平面的夹角R Ⅱl0106 0106 0l()l；0．10f；0．1叭 010l 01叭0．1叭G1、G2：车门重力在车门开启平面上的分力h (n1)0．088 0 088 0088 0．0880．0870．087
0．0870 087 图5车门重力在车门瞬时开启平面上的分解K fN／m nll120 120 120 120 120 120 120120
“0 27 0 27 0 27 0270．270 27 0．270．27
根据以上受力关系，利用开启力矩平衡：F×
B f。j0 0 0 0 l
S二Mc+Mg+2N
1
f。l3．2683．268 3 268 3268 l 2 1．21．21．2关闭力矩平衡：F×S=Mc—Mg+2N原理来计算设^ (。)1l_3l|3 11 3 11 3 11．311 3 Il 3 11．3
计限位器的臂杆形状。 1 r102 102 lO 2 10．214．214．214214 2
C一1396 396 396 396 315-3315 3 315．3315．3具体设计过程及计算公式如下：
N r N m l l 车门开启力：F=(施+垤+2N)／s
1车f1操作
车门关闭力：F=f^缸-垤+2N)／s fNl 25—3525．3525—45 25_45 25—3525—3525’4525埘
【力目标值
限位器力：凡=K(靠)(u+ 研(一u护)
限位器力臂：工=尺6sin(口+％)／√尺2+62—2肋cos(口+％)注：20％坡度约为11．3。。
限f立器力矩：^缸=2￡Fc2．3．2设计计算及评价，如表2。
万方数据
2014年第l期雷学明等：车门限位器布置设计32表2设计计算及评价表3设计计算结果2012新课标全国卷数学
前门珊前门关闭后门珊后门关闭前门开启前门关闭后门开启后门关闭项目项目
一档二档二档一档一档二档二档一档一档二档二档一档一档二档二档一档
101816 Fc㈣949922727l1151271761630 (。) 4 5 25308
L {m)0伪吣o．070伪0．080．嘴0m0．嘴6．5 6．5 6．5 6．5 6．5 6．5 6．5 6．5
8H(m m)
Mc(N．m)m416．4732麒46．7619．3720．4524舶27．4l l l l l l l l1l l l l l儿
Gl水平(N．m)000O 5j5．55．55．5
3、结论
G2水平(N．m)丝6瑟622．622．60000
Mg水平fN．ml ll舶l峨6舯11．460．871．272．昕0．87本论文概述了车门限位器的布置、轨迹设计及F水平㈣弘834．232843．929．131．031．937_3其力学的计算方法，并应用具体车型的具体实例阐
述了在车门限位器的设计方法及思想。基于此设目标值F(N)25-35强3525埘25埘25—3525．3525埘25埘
计
方法，我们建立了车门限位器设计计算E xcel模板，Gl驻坡{N．m)76．7376．7366．8866．勰
可以应用于此类型的所有车门限位器的设计及计G2驻坡(N．m)59．8759．8729．929．9
算，方便我公司后期各车型车门限位器的设计与开
lIIg驻坡(N．m)52．4944．5533伪23．44
发工作。
水平结论O圳G 0K 0K oK 0K 0K oK oK oK
在本次论文中，借助了CAT队、Excel等应用驻坡靴O圳G NG 0K NG oK 软件。
注：当F水平在目标值F范围内时，水平结论oK；当
参考文献
Mc>Mg驻坡时，驻坡结论OK。
2．3．3设计计算结果，通过计算可输出满足要【1】古正气．《轿车车身》[M】．人民交通出版社．
2002．144~147．求的o、H值，如表3。[2】董艳菊，洪兵，刘春达，牛伟．《车门限位器布置与设计通过以上o、H数据即可通过CAT认等3D软初探》．2010中国汽车工程学会年会论文集，1．1，机械件建立限位器臂杆形状模型。工业出版社，2010．1154~1160．
日本电装成立研究联盟开发防驾驶分心技术
DensoResearchAmanceto deVe l op a nd—d is t ra ct e d drivin鲈echn0109y 到目前为止，对于司机驾驶时分心的研究都还停留在尝试性阶段。而汽车零部件生产商日本电装希望通过更多的基础研究来重新认识这个问题，并开发相关硬件设备。此外，该公司还计划开发一系列人体试验用于测试设备效果。在本届北美车展上，电装宣布组成了一个合作联盟，初期合作伙伴包括本田美国研发部门、斯巴鲁研发部门、捷豹路虎以及麻省理工AgeLab实验室，联盟名为“Advanced H u m a n Fact orS Evaluator for Automotive Distraction(AHEAD)”，译为“驾驶分心的人为因素评估”。
其目标是开发一款“工具包”，作为评估测试人机交互界面是否具有直观性、便利性和安全可用性和广泛适用性，从而制造商能够决定其针对不同人(年轻人、中年人、科技迷)的各种不同功能。电装工程部门高级副总裁Doug Patton表示，电装仅负责核心模块的开发和生产。而最终的工具包还牵涉到硬件设备，而每家制造商在这方面的配置内容等级上都有所不同。
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