車門限位器異常磨損分析與改進

王大鵬，伏建博，劉少鋒

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

測試試驗

車門限位器異常磨損分析與改進

王大鵬，伏建博，劉少鋒

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先闡述了車門限位器的功能及工作原理，簡要的介紹了限位器的常見故障模式及其產(chǎn)生的原因，通過對某具體車型限位器的異常磨損現(xiàn)象加以分析并通過更換不同的潤滑脂進行試驗驗證得出最終改進結(jié)論，總結(jié)出限位器異常磨損的主要影響因素。

限位器；異常磨損；潤滑脂

Abstract:At first, this paper expounds the function and working principle of the door checker, briefly introduces the common failure mode of the limiter and its causes.Based on a specific car checker abnormal wear phenomenon analysis and test validation by changing different grease eventually improve conclusion, sums up the main influencing factors of abnormal wear.

Keywords: Door Checker; Abnormal Wear; Grease

CLC NO.: U472 1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-133-04

1 引言

1.1 概述

隨著消費者對產(chǎn)品的性能及品質(zhì)要求越來越高，車門系統(tǒng)也備受消費者關(guān)注，甚至于很多消費者通過反復(fù)開關(guān)車門，感受開關(guān)過程的主觀感覺來判斷車輛的品質(zhì)。所以各主機廠對車門系統(tǒng)品質(zhì)要求也隨之提高到了前所未有的水平，而車門限位器作為車門系統(tǒng)上的一個關(guān)鍵零部件，其品質(zhì)直接影響車門開關(guān)的方便性，噪音異響等性能。

1.2 車門限位器的功能、組成及工作原理簡介

1.2.1 車門限位器的功能簡介

車門限位器的主要功能有兩方面，一是在需要時保證車門開啟在某一位置，方便乘員上下車，如車輛停在坡道上或者刮風(fēng)時，車門也不會自動關(guān)閉，二是限制車門最大開啟角度，防止車門與周邊物體發(fā)生碰撞。

1.2.2 車門限位器主要組成

車門限位器一般由5個部分組成，1、安裝支架；2、鉚接軸；3、殼體（包括彈性元件和滑塊）；4、限位臂桿；5、橡膠緩沖塊。如下圖1：

圖1 限位器一般結(jié)構(gòu)示意圖

1.2.3 車門限位器工作原理簡介

車門限位器工作原理比較簡單，主要是通過限位殼體內(nèi)的滑塊與限位臂桿上的不同位置的限位槽之間的相互作用實現(xiàn)限位功能。限位殼體在限位臂桿上運動，每到一個限位槽時，他們之間就會產(chǎn)生一個較大的相互的作用力，要想是的殼體繼續(xù)在臂桿上運動就必須施加一個更大的力，而當(dāng)限位殼體處在最大開啟位置時，臂桿尾部的橡膠塊可以對其進行緩沖，從而防止劇烈的撞擊，提高客戶的體驗品質(zhì)。

2 車門限位器常見故障模式及其原因

車門限位器常見故障模式主要有：臂桿包塑層開裂、臂桿異常磨損、異響。 其中臂桿包塑層開裂主要是由于臂桿內(nèi)部的金屬芯強度不足，在使用過程金屬芯被拉伸變長導(dǎo)致表面包塑層開裂；而臂桿的異常磨損和異響主要是由于運動部件之間的潤滑不良導(dǎo)致。而這其中由潤滑不良導(dǎo)致的異常磨損和異響最為普遍。下面就限位器的潤滑進行詳細的說明。

2.1 車門限位器使用工況分析

一般來說在車輛整個使用壽命周期內(nèi)，車門限位器屬免維護零部件（臺架試驗一般至少50000次循環(huán)）。他應(yīng)能夠在高溫（80℃），低溫（-40℃）保持良好的性能，還應(yīng)具有一定的強度以抵抗車門過開拉力以及耐腐蝕性。限位器工作時主要是殼體內(nèi)的滑塊與臂桿之間的相對運動產(chǎn)生滑動摩擦，摩擦不僅會增大臂桿及滑塊之間的阻力產(chǎn)生熱量，而且還會進一步使摩擦副表面產(chǎn)生磨損，磨損是相互接觸的物體在相對運動中表面材料不斷損傷的過程，它伴隨摩擦而產(chǎn)生是必然的結(jié)果，磨損過程主要是因為對偶表面間的力學(xué)、化學(xué)與熱作用而產(chǎn)生的。限位器表面的磨損是造成限位器失效、異響的主要原因，所以對于磨損問題應(yīng)給予重視，盡量減少摩擦磨損，延長限位器的使用生命和維護費用。磨損在限位器整個壽命過程中一般分為三個階段，如下圖2：

圖2 磨損過程曲線圖

2.1.1 磨合階段

一般來說，新的零部件的摩擦表面具有一定的粗糙度，相互接觸的大部分以鋒尖為主，剛開始工作時，這些鋒尖被逐漸磨光，表面變得平整，使接觸面積大大增加，從而減緩磨損的速度，慢慢向正常磨損階段發(fā)展，這段時間就叫做磨合階段。

2.1.2 穩(wěn)定磨損階段

此階段的磨損緩慢而穩(wěn)定，雖然會產(chǎn)生微小的磨損顆粒，但不會出現(xiàn)異常的磨損顆粒，而且磨損量也很小，此時零部件的工作效率和性能最高也最穩(wěn)定，所以要盡量保持或延長此階段，這也是零部件長壽命使用要求的體現(xiàn)。

2.1.3 異常磨損階段

通過磨損過程曲線圖可以看出，磨損曲線在此階段急劇上升，表明零件表面磨損速度急劇加快，機械效率降低，性能下降，還有可能伴隨異響等現(xiàn)象，摩擦副的溫度也會迅速上升，零部件很快就會產(chǎn)生功能性失效。

2.2 車門限位器潤滑脂

通過上文對磨損的介紹，我們知道必須對限位器臂桿和滑塊之間進行潤滑，避免這對摩擦副表面出現(xiàn)干磨現(xiàn)象以提高限位器使用壽命，減少維護費用。

潤滑的主要目的是通過在摩擦副之間加入合適的潤滑劑以降低摩擦阻力和能源消耗，并且減少接觸表面的磨損，延長零部件的使用壽命。另外潤滑劑還有冷卻、密封、防銹、阻尼減震等作用。潤滑劑按照物理狀態(tài)可以分為液體潤滑劑、半固體潤滑劑、固體潤滑劑和氣體潤滑劑。本文主要介紹限位器常用的半固體潤滑劑，就是我們通常所說的潤滑脂，它在常溫常壓下呈膠體結(jié)構(gòu)的半固體狀態(tài)，其又可以分為皂基脂、烴基脂、無機脂和有機脂四類。

2.2.1 潤滑脂的成分組成

潤滑脂是通過稠化劑稠化基礎(chǔ)油并加有添加劑的成膠體狀的潤滑劑產(chǎn)品，主要成分如下：

1）基礎(chǔ)油，含量約占70%～90%，潤滑脂所含基礎(chǔ)油的種類基本決定了其蒸發(fā)性，目前的潤滑脂所采用的基礎(chǔ)油可以分為兩大類：一是礦物油，二是合成油。

2）稠化劑，含量約占占10%～30%，稠化劑主要起到束縛基礎(chǔ)油的作用，將基礎(chǔ)油均勻分散其中，與基礎(chǔ)油混合成膏狀的潤滑物質(zhì)

3）添加劑，含量很少，主要是用來改善潤滑劑某一方面性能的物質(zhì)，例如抗磨添加劑、抗氧化劑、防銹抗腐劑等等。

2.2.2 潤滑脂的主要基本性能參數(shù)

潤滑脂的基本性能參數(shù)主要包括理化性能和應(yīng)用性能兩個方面，如下表1：

表1 潤滑脂的主要理化性能和應(yīng)用性能

2.2.3 限位器用潤滑脂性能要求

通過上文對限位器的使用工況和潤滑脂的基本參數(shù)的分析介紹，我們可以得出限位器用潤滑脂的基本要求：

（1）耐高溫，一般要達到130℃；

（2）耐低溫，一般要達到-60℃，

（3）良好的抗磨性能和承載能力，有效的較低工作過程中的磨損和異響；

（4）良好的抗水性和抗蒸發(fā)性；

具體體現(xiàn)在潤滑脂的參數(shù)如下表2：

表2 限位器潤滑脂技術(shù)參數(shù)及試驗方法

雖然車門限位器潤滑脂用量很少，但專業(yè)性較強，技術(shù)含量也很高。目前現(xiàn)有市場上的車門限位器所用的潤滑脂種類繁多，合資品牌車輛的限位器油脂均進口的指定產(chǎn)品，例如克魯勃、Berutox等，而國內(nèi)的一些低端車輛所采用的潤滑脂為普通的 2#通用鋰基脂，二者的成本及性能質(zhì)量差異很大。

3 型某車型車門限位器異常磨損及異響分析與改進

3.1 故障件分析及臺架試驗故障再現(xiàn)

此產(chǎn)品為上市多年的經(jīng)濟型乘用車，使用時間約3年，行駛里程2.8萬公里，工況為城市上下班代步。其限位器潤滑脂為普通的2好通用鋰基脂，其基本參數(shù)見下表3。

表3 2號通用鋰基脂基本參數(shù)

通過對故障件的分析，我們發(fā)現(xiàn)，限位器臂桿表面磨損嚴重，局部包塑已磨損殆盡，露金屬基材，臂桿表面潤滑脂干枯，無油膜，通過臺架試驗測試發(fā)現(xiàn)運動過程伴隨刺耳異響。如下圖3：

圖3 市場故障件照片

我們利用試驗臺架對新限位器進行試驗測試（-40℃環(huán)境下1.0×104次，23℃環(huán)境下3.0×104次，80℃環(huán)境下1.0×104次），經(jīng)過約2.5萬次循環(huán)，即開始出現(xiàn)輕微異響，油膜微干，約4萬次循環(huán)時即開出現(xiàn)輕微磨損同時伴隨異響，當(dāng)進行到6萬次循環(huán)試驗后，磨損加劇，異響嚴重，試驗終止。如下圖4：

圖4 臺架試驗故障件照片

3.2 改進方向及臺架試驗驗證

通過對故障件分析，初步判定為潤滑不良導(dǎo)致的異常磨損和異響。因此產(chǎn)品定位于經(jīng)濟型車，故更換了一款國內(nèi)的潤滑脂a并進行了臺架試驗，潤滑脂a基本參數(shù)見下表4：

表4 潤滑脂a基本參數(shù)

通過對試驗過程觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過約4.6萬次循環(huán)，開始出現(xiàn)輕微異響，油膜微干，基本可以滿足該車型的性能要求，約6萬次循環(huán)時即開出現(xiàn)輕微磨損同時伴隨異響，當(dāng)進行到約7萬次循環(huán)試驗后，磨損加劇，異響嚴重，試驗終止。如下圖5：

圖5 潤滑脂a臺架試驗6萬次循環(huán)磨損狀態(tài)照片

為了進一步研究潤滑脂的性能參數(shù)對限位器的影響，我們選擇了一款德國進口的潤滑脂b進行了臺架試驗，潤滑脂b基本參數(shù)見下表5：

表5 潤滑脂b基本參數(shù)

通過對試驗過程觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過約8萬次循環(huán)，未出現(xiàn)任何異響及磨損，油膜穩(wěn)定較厚，試驗停止。如下圖6：

圖6 潤滑脂b臺架試驗8萬次循環(huán)狀態(tài)照片

4 結(jié)論

本論文概述了車門限位器的功能、工作原理及其使用工況，簡要的介紹了限位器的常見故障模式及其產(chǎn)生的原因，而潤滑不良導(dǎo)致的異常磨損和異響是最為常見的故障。進而對潤滑劑的種類及基本參數(shù)進行了簡要的介紹。

通過對某具體車型限位器的異常磨損現(xiàn)象加以分析并通過更換不同牌號的潤滑脂進行試驗驗證，通過試驗表明，對于限位器臂桿來說，能否在工作過程中長時間的形成穩(wěn)定較厚的油膜是關(guān)鍵，基于此要綜合考慮潤滑脂影響形成穩(wěn)定較厚油膜的各種因素。

在本次論文中，借助了硬件試驗設(shè)備：車門總成試驗臺架。

[1] 郭竹亭.汽車車身設(shè)計.吉林科學(xué)技術(shù)出版社.

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[3] 古正氣.轎車車身[M].人民交通出版社.

[4] 雷學(xué)明,班正逸,周利民.車門限位器布置設(shè)計.汽車實用技術(shù),2014年第01期.

Door Checker Abnormal Wear Analysis and Improvement

Wang Dapeng, Fu Jianbo, Liu Shaofeng
（Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Anhui Hefei 230601）

U472 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)18-133-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.045

王大鵬，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。