(武漢理工大學(xué)汽車工程學(xué)院 湖北 武漢 430070)

一、前言

車門限位器的作用是保證車門在開閉過程中的定位，防止車門開啟過量而撞壞車門或行人，或者車門意外關(guān)閉而夾傷乘員。因此限位器的使用是否輕便靈活，是否有異響產(chǎn)生都是顧客感受頻次和關(guān)注度較高的項(xiàng)目。

本文根據(jù)扭矩衰減機(jī)理，進(jìn)一步分析限位器安裝扭矩衰減的影響因素，研究限位器異響產(chǎn)生的原因。

二、某車型車門限位器結(jié)構(gòu)

首先對限位器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析(圖1)，限位器通過螺母螺栓安裝在車門上，在螺母和螺栓之間有限位器蓋板、罩殼、防塵墊等零件。防塵墊在蓋板之上，安裝時與車門鈑金貼合，蓋板與限位器罩殼形成一個整體。

圖1 車門限位器實(shí)物圖

1.彈簧 2.壓入螺釘 3.防塵墊 4.螺母 5.限位臂 6.鉚釘 7.支架 8.蓋板 9.滑塊 10.罩殼 11.防塵罩

三、限位器過檔異響分析

對車門限位器過檔異響問題進(jìn)行深入分析，找到了產(chǎn)生過檔異響的根本原因：限位器安裝扭矩衰減產(chǎn)生異響。

(一)扭矩衰減產(chǎn)生異響

1.扭矩衰減機(jī)理

車門限位器在車門開閉過程中會受到較大的振動和沖擊載荷的影響，在這種變動載荷的影響下，螺母和螺栓的連接扭矩會發(fā)生衰減。扭矩計(jì)算公式[1]：

(3-1)

式中：Q——作用于螺栓或螺釘上的預(yù)緊力；

d2——螺紋中徑；

ρ——摩擦角；

α——螺紋螺旋線的升角，又稱導(dǎo)角；

μ2——螺母或螺釘頭支承面與被連接件接觸面之間的摩擦系數(shù)；

其中M1是螺紋之間嚙合產(chǎn)生力矩，M2是螺母與支撐面之間產(chǎn)生的摩擦力矩。

在相同的環(huán)境條件下，只需要找到變化的因素，即可得到扭矩M總的變化趨勢，通過扭矩計(jì)算公式(3-1)知，M總與影響因素Q、d2、μ2、D2都有關(guān)。

2.影響扭矩衰減的因素

通過查找與車門限位器安裝扭矩有關(guān)的因素得到如下6項(xiàng)：

①扭矩扳手；②螺紋尺寸精度；③限位器蓋板及鉸鏈加強(qiáng)鈑的平面度；④螺母及螺栓的摩擦系數(shù)；⑤防塵墊材質(zhì)；⑥限位器結(jié)構(gòu)。

3.分析扭矩衰減影響因素

(1)扭矩扳手(Q)

扭矩扳手直接對扭矩的嚙合力矩產(chǎn)生影響，通過調(diào)查班組扭矩扳手的開班記錄以及重新對班組扭矩扳手進(jìn)行標(biāo)定(9.6Nm)，扳手是符合標(biāo)準(zhǔn)要求的。

(2)螺紋尺寸精度(d2)

螺紋尺寸影響了扭矩的摩擦力矩，分析螺母及螺栓的螺紋尺寸精度符合要求(表1)。

表1 螺紋尺寸的分析

(3)限位器蓋板及鉸鏈加強(qiáng)鈑的平面度

平面影響了支撐面的半徑。

限位器蓋板的平面度檢測符合要求(表2)

表2 限位器蓋板平面度檢測

鉸鏈加強(qiáng)鈑的平面度檢測符合要求(表3)

表3 鉸鏈加強(qiáng)鈑平面度檢測

(4)螺母及螺栓的摩擦系數(shù)(ρ)

螺母及螺栓摩擦系數(shù)及導(dǎo)角及螺紋中徑均符合要求(表4)

表4 摩擦系數(shù)檢測

(5)防塵墊材質(zhì)(D2、μ2)

對比防塵墊材質(zhì)和有無防塵墊的扭矩，結(jié)果表明防塵墊對限位器安裝扭矩衰減有較大的影響。CR材料與EPDM材料的防塵墊的相比，前者對扭矩衰減(擰松/擰緊的平均值)的貢獻(xiàn)比后者大0.8Nm，有防塵墊比無防塵墊對扭矩衰減的貢獻(xiàn)大2Nm左右(表5)。也就是說M2螺母與支撐面之間的摩擦力發(fā)生了較大的變化，因?yàn)榉缐m墊的存在導(dǎo)致螺母支承面不平或接觸壓力不均勻，故D2就可能隨著支承面的內(nèi)半徑到外半徑而變化，M2變小，導(dǎo)致M總也變小，車門限位器安裝扭矩發(fā)生了較大衰減，從而導(dǎo)致了車門限位器過檔異響。

表5 防塵墊材質(zhì)影響

(6)限位器結(jié)構(gòu)(D2、μ2)

若防塵墊材質(zhì)相同，對不同結(jié)構(gòu)的限位器進(jìn)行分析，并進(jìn)一步論證防塵墊對扭矩衰減的影響(表6)：

表6 不同結(jié)構(gòu)限位器影響

通過兩種車型對比，發(fā)現(xiàn)某車型限位器的結(jié)構(gòu)無法阻止防塵墊對車門限位器螺母安裝扭矩衰減持續(xù)產(chǎn)生影響。而A車型通過改善安裝及配合關(guān)系，并在限位盒上設(shè)計(jì)沉槽，有效的降低了防塵墊對扭矩的影響。

四、解決措施

根據(jù)分析結(jié)果，解決方案圖2所示，即增加蓋板加使得蓋板直接和限位器盒體以及車門連接，形成無密封墊的結(jié)構(gòu)，同時蓋板設(shè)計(jì)中空，保證防塵墊置于其中又與盒體和蓋板無直接接觸，對力矩衰減無直接影響，從而解決力矩衰減的問題。

圖2 限位器優(yōu)化方案

五、結(jié)論

通過對某車型車門限位器過檔異響問題的分析，影響車門限位器過檔異響主要來源于防塵墊導(dǎo)致的限位器安裝扭矩衰減這個因素，而扭矩衰減與防塵墊材質(zhì)和限位器結(jié)構(gòu)有關(guān)，根據(jù)衰減機(jī)理并通過試驗(yàn)驗(yàn)證，增加蓋板可有效解決扭矩衰減和摩擦異響問題。