某車型限位器過檔異響問題分析

(武漢理工大學汽車工程學院 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)注度較高的項目。

本文根據(jù)扭矩衰減機理，進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。扭矩計算公式[1]：

(3-1)

式中：Q——作用于螺栓或螺釘上的預緊力；

d2——螺紋中徑；

ρ——摩擦角；

α——螺紋螺旋線的升角，又稱導角；

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：

①扭矩扳手；②螺紋尺寸精度；③限位器蓋板及鉸鏈加強鈑的平面度；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行標定(9.6Nm)，扳手是符合標準要求的。

(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

鉸鏈加強鈑的平面度檢測符合要求(表3)

表3 鉸鏈加強鈑平面度檢測

(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)的貢獻比后者大0.8Nm，有防塵墊比無防塵墊對扭矩衰減的貢獻大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，因為防塵墊的存在導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)的限位器進行分析，并進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)衰減機理并通過試驗驗證，增加蓋板可有效解決扭矩衰減和摩擦異響問題。