汽車(chē)電動(dòng)后背門(mén)開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及汽車(chē)零部件技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，汽車(chē)后背口大多使用固定在車(chē)輛頂端的轉(zhuǎn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車(chē)口的旋轉(zhuǎn)開(kāi)閉， 電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)則是雙側(cè)安裝一種電機(jī)彈黃結(jié)構(gòu)：一端與車(chē)身聯(lián)接，另一端與車(chē)口聯(lián) 接，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車(chē)口的開(kāi)閉。該結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單可行，但現(xiàn)有市場(chǎng)的車(chē)型面臨 一系列問(wèn)題，例如：1、電機(jī)總成使用效率過(guò)高，該種情況的存在使得電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi) 部電機(jī)的使用壽命短，使得大多數(shù)汽車(chē)廠(chǎng)家采用功率更大的電機(jī)來(lái)滿(mǎn)足顧客的使用壽命要 求，大功率電機(jī)的使用導(dǎo)致電機(jī)外徑增加，從而使得電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)整體外徑變大，然 而汽車(chē)車(chē)廠(chǎng)的整車(chē)型外觀形狀非常有限無(wú)法實(shí)現(xiàn)外觀的調(diào)整；2、手動(dòng)操作力過(guò)大，使得顧 客在手動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉車(chē)口時(shí)困難，甚至對(duì)老人，少年等無(wú)法實(shí)現(xiàn)手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉，當(dāng)在一些 危機(jī)時(shí)刻，汽車(chē)車(chē)口的開(kāi)閉決定著生命和財(cái)物的安全，所W合理的手動(dòng)操作力將是汽車(chē)市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核屯、。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明提供一種汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，該方法使得電機(jī)總成使用效率最優(yōu)，電機(jī)的使用壽命長(zhǎng)，且手動(dòng)操作力 合理。
[0004] 本發(fā)明通過(guò)調(diào)整電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部間隙S，從而調(diào)整機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦力，再通 過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測(cè)試數(shù)據(jù)處理來(lái)驗(yàn)證和優(yōu)化電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部間隙S，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng) 后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)在執(zhí)行電動(dòng)操作時(shí)，電機(jī)總成使用效率n《n〇(電機(jī)安全效率）；電動(dòng)后 背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)在執(zhí)行手動(dòng)操作時(shí)，手動(dòng)操作力Fh合理（手動(dòng)操作力Fh《100N))，W上兩種 狀態(tài)的滿(mǎn)足則電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部間隙S調(diào)整完成。電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部間隙S 為外筒與內(nèi)筒之間的滑動(dòng)摩擦間隙。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法， 包括如下步驟：
[0006] 1)將汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)安裝在試驗(yàn)用汽車(chē)后背口上，使其汽車(chē)后背口能夠 通過(guò)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車(chē)口的全開(kāi)和全閉功能，電動(dòng)操作后背口開(kāi)閉，在電動(dòng)后背 口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)執(zhí)行電動(dòng)操作的過(guò)程中，試驗(yàn)采集電機(jī)運(yùn)行參數(shù)，計(jì)算出試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中電機(jī) 總成使用效率；
[0007] 2)判斷最大電機(jī)總成使用效率是否小于或等于電機(jī)安全效率，若電機(jī)總成使用效 率小于或等于電機(jī)安全效率，則繼續(xù)步驟3);若電機(jī)總成使用效率大于電機(jī)安全效率，貝U 調(diào)整汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)筒與外筒滑動(dòng)配合的摩擦間隙S，返回繼續(xù)步驟1);
[000引 3)通過(guò)公式1得到后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦力fe與車(chē)口張開(kāi)角度0的特征方 程，將該特征方程代入公式2中，得到當(dāng)執(zhí)行手動(dòng)操作時(shí)的手動(dòng)操作力Fh與車(chē)口張開(kāi)角度 0的關(guān)系式W及Fh與0的方程曲線(xiàn)，得到當(dāng)執(zhí)行手動(dòng)操作時(shí)需要的最大手動(dòng)操作力；
[0009] 公式1為：
[0010]
W11] 其中，F(xiàn)m為電機(jī)總成作用螺桿軸向力，F(xiàn)s為彈黃作用力，fe為內(nèi)部摩擦力，5為開(kāi) 閉機(jī)構(gòu)與XZ平面位相，Lplg為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的力臂，m為車(chē)口質(zhì)量，g為重力加速度，L。。為車(chē)口重 屯、到轉(zhuǎn)動(dòng)副距離，0為車(chē)口張開(kāi)角度，0?為車(chē)口重屯、初始位相，Je為車(chē)口轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，n為 電機(jī)總成使用效率，C為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系數(shù)，i為電機(jī)總成傳動(dòng)比，U為電機(jī)總成端子電壓， U。為電機(jī)總成電壓，n為電機(jī)總成轉(zhuǎn)動(dòng)速度，n。為電機(jī)總成電壓下的空轉(zhuǎn)速度，TW為電機(jī)總 成電壓下的堵轉(zhuǎn)扭矩，k為彈黃系數(shù)，1。為彈黃自由長(zhǎng)度，1為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)彈黃壓縮后尺寸，LB 為車(chē)身球型高副到轉(zhuǎn)動(dòng)副距離，Ld為車(chē)口球型高副到轉(zhuǎn)動(dòng)副距離，P。為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)在空間平 面初始位相，L。為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)自由長(zhǎng)度，LMy為車(chē)身球型高副與車(chē)口球型高副y坐標(biāo)差； 陽(yáng)〇1引 公式2為：
[0013]
[0014] 其中，F(xiàn)s為彈黃作用力，fe為內(nèi)部摩擦力，5為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)與XZ平面位化Lplg為 開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的力臂，m為車(chē)口質(zhì)量，g為重力加速度，Lw為車(chē)口重屯、到轉(zhuǎn)動(dòng)副距離，0為車(chē)口 張開(kāi)角度，0。。為車(chē)口重屯、初始位相，F(xiàn)h為手動(dòng)操作力，LDh為手動(dòng)操作力力臂，k為彈黃系 數(shù)，1。為彈黃自由長(zhǎng)度，1為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)彈黃壓縮后尺寸，Le為車(chē)身球型高副到轉(zhuǎn)動(dòng)副距離，Ld 為車(chē)口球型高副到轉(zhuǎn)動(dòng)副距離，P。為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)在空間平面初始位相，L。為開(kāi)閉機(jī)構(gòu)自由長(zhǎng) 度，Ledy為車(chē)身球型高副與車(chē)口球型高副y坐標(biāo)差；
[001引 4)判斷最大手動(dòng)操作力即印與0的方程曲線(xiàn)最高點(diǎn)是否小于或等于100N;若最 大手動(dòng)操作力大于100N，則調(diào)整汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)筒與外筒滑動(dòng)配合的摩擦間 隙S，返回繼續(xù)步驟1);若最大手動(dòng)操作力小于或等于100N，則汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的 內(nèi)筒與外筒滑動(dòng)配合的摩擦間隙S調(diào)整完成，得到一個(gè)符合要求的S值。繼續(xù)調(diào)整汽車(chē)電 動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)筒與外筒滑動(dòng)配合的摩擦間隙S，重復(fù)上述所有步驟，得到多個(gè)符合 要求的S值。在多個(gè)符合要求的S值中選擇一個(gè)最佳值，作為生產(chǎn)汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu) 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)手動(dòng)操作力的優(yōu)化。最佳值位于S值的 最大值與最小值之間。優(yōu)化后的所有汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的內(nèi)筒與外筒滑動(dòng)配合的摩 擦間隙S均在S值的最大值與最小值之間的范圍內(nèi)。本實(shí)施例每次調(diào)整量設(shè)定為0. 2mm.， 當(dāng)然，運(yùn)個(gè)可W根據(jù)后背口實(shí)際情況確定。摩擦間隙S的調(diào)整是通過(guò)更換內(nèi)筒或者外筒或 者滑動(dòng)襯套來(lái)實(shí)現(xiàn)間隙S的調(diào)整。
[0016] 所述電機(jī)總成使用效率小于70%。 陽(yáng)017] 電機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括電機(jī)端子電壓、霍爾脈沖、作動(dòng)電流、堵轉(zhuǎn)電流、轉(zhuǎn)速，電機(jī)運(yùn)行 參數(shù)通過(guò)專(zhuān)業(yè)的電機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集得到。此類(lèi)設(shè)備可在市面上購(gòu)買(mǎi)得到。
[0018] 手動(dòng)操作力設(shè)定的最大值根據(jù)客戶(hù)的要求設(shè)定，并無(wú)明確的下限。但若手動(dòng)操作 力過(guò)小的話(huà)，背口會(huì)無(wú)法中停。一般手動(dòng)操作力設(shè)定的最大值設(shè)定為100N。
[0019] 電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，包括外筒和內(nèi)筒，所述內(nèi)筒的一端固定用于連接后背口的 滑動(dòng)接頭，內(nèi)筒的另一端伸入外筒中與外筒滑動(dòng)配合，所述外筒內(nèi)固定有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū) 動(dòng)電機(jī)與螺桿連接，帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，所述螺桿上螺紋配合有導(dǎo)向螺母，通過(guò)導(dǎo)向螺母帶動(dòng)內(nèi) 筒在外筒內(nèi)軸向滑動(dòng)，所述導(dǎo)向螺母上套有彈黃，所述外筒固定用于連接車(chē)身流水槽的固 定接頭。
[0020] 所述外筒內(nèi)壁固定有滑動(dòng)襯套，滑動(dòng)襯套內(nèi)徑與內(nèi)筒外徑的間隙為動(dòng)后背口開(kāi)閉 機(jī)構(gòu)內(nèi)部間隙S。優(yōu)選地，滑動(dòng)襯套與外筒可拆卸地固定連接，便于安裝滑動(dòng)襯套。
[0021] 所述導(dǎo)向螺母與滑動(dòng)接頭固定連接。
[0022] 所述導(dǎo)向螺母設(shè)有階梯孔，所述螺桿與階梯孔的小徑段螺紋配合，所述螺桿上設(shè) 有的凸臺(tái)，該凸臺(tái)與階梯孔的大徑段滑動(dòng)配合，將內(nèi)筒限位在外筒中，所述滑動(dòng)接頭與導(dǎo)向 螺母的階梯孔大徑端固定連接。
[0023] 所述彈黃套在螺桿、導(dǎo)向螺母上，彈黃一端位于外筒內(nèi)，一端位于內(nèi)筒內(nèi)。本發(fā)明 的有益效果是：本發(fā)明通過(guò)調(diào)整電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部間隙S，從而調(diào)整機(jī)構(gòu)內(nèi)部摩擦 力，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和測(cè)試數(shù)據(jù)處理來(lái)驗(yàn)證和優(yōu)化電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部間隙S，從而實(shí) 現(xiàn)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)在執(zhí)行電動(dòng)操作時(shí)，電機(jī)總成使用效率n《ru(電機(jī)安全效率）， 大大增加了電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)電機(jī)的使用壽命，進(jìn)而大大增加了電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的 使用壽命，且不會(huì)限制汽車(chē)車(chē)廠(chǎng)的整車(chē)型外觀形狀的調(diào)整。
[0024] 且電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)在執(zhí)行手動(dòng)操作時(shí)，手動(dòng)操作力Fh合理（手動(dòng)操作力 Fh《100腳），使得顧客在手動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉車(chē)口時(shí)很輕松。
【附圖說(shuō)明】
[00巧]圖1是本發(fā)明的汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的全開(kāi)和全閉安裝狀態(tài)w及周邊環(huán)境 示意圖； 陽(yáng)0%] 圖2是本發(fā)明的汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖3是本發(fā)明的汽車(chē)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的全剖示意圖；
[0028] 圖4為圖3的P部放大圖。
[0029] 其中，1為后背口，2為車(chē)身流水槽，3為電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，4為固定接頭，5為驅(qū) 動(dòng)電機(jī)，6為外筒，7為電機(jī)支架，8為螺桿，9為彈黃，10為滑動(dòng)襯套，11為導(dǎo)向螺母，12為內(nèi) 筒，13為滑動(dòng)接頭。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 參見(jiàn)圖1至圖4,一種電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)，包括外筒6和內(nèi)筒12,所述內(nèi)筒的一 端固定用于連接后背口的滑動(dòng)接頭13,內(nèi)筒的另一端伸入外筒中與外筒滑動(dòng)配合，所述外 筒內(nèi)固定有驅(qū)動(dòng)電機(jī)5。本實(shí)施的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)電機(jī)支架7固定在外筒內(nèi)。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī) 5與螺桿8連接，帶動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，所述螺桿上螺紋配合有導(dǎo)向螺母11，通過(guò)導(dǎo)向螺母帶動(dòng)內(nèi) 筒在外筒內(nèi)軸向滑動(dòng)。所述導(dǎo)向螺母與滑動(dòng)接頭固定連接。所述導(dǎo)向螺母上套有彈黃9。 所述彈黃套在螺桿、導(dǎo)向螺母上，彈黃一端位于外筒內(nèi)，一端位于內(nèi)筒內(nèi)。彈黃的作用是使 車(chē)口在一定范圍內(nèi)可中停，并在開(kāi)作動(dòng)過(guò)程中提供輔助力。所述外筒固定用于連接車(chē)身流 水槽的固定接頭4。所述導(dǎo)向螺母設(shè)有階梯孔，所述螺桿與階梯孔的小徑段螺紋配合，所述 螺桿上設(shè)有的凸臺(tái)。該凸臺(tái)位于螺桿端頭，形成螺栓頭部。該螺栓頭部與階梯孔的大徑段 滑動(dòng)配合，將內(nèi)筒限位在外筒中，所述滑動(dòng)接頭與導(dǎo)向螺母的階梯孔大徑端固定連接。所述 外筒內(nèi)壁固定有滑動(dòng)襯套10,滑動(dòng)襯套內(nèi)徑與內(nèi)筒外徑的間隙為電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)內(nèi)部 間隙S。
[0031] 電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)3安裝時(shí)，其一端與車(chē)身流水槽2飯金的球形接頭聯(lián)接，另 一端與后背口 1飯金的球形接頭聯(lián)接，安裝后通過(guò)電動(dòng)后背口開(kāi)閉機(jī)構(gòu)的運(yùn)行（伸長(zhǎng)和縮 短）實(shí)現(xiàn)車(chē)口的推動(dòng)（開(kāi)口和關(guān)口）功能。當(dāng)電動(dòng)操作后背口開(kāi)閉時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)