CN101802334B - 车门装置 - Google Patents

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Abstract

一种车门装置，包括通过车门轴铰接于车身上且可移动到打开位置和关闭位置的车门；车门止动器分别车门和车身耦联；车门止动器具有用于产生定位力或定位力矩的止动机构以及耦合机构；定位力或定位力矩通过耦合机构产生作用于车门的车门定位力矩，从而借助车门止动器将车门定位在摆动位置。耦合机构的机械传动比应在车门移动到关闭位置之中时变化，从而当受到恒定定位力或者受到恒定定位力矩作用时，使车门定位合力矩在紧位于闭合位置之前的惯性运动范围以至少50％的惯性运动比例降低；耦合机构具有传力构件，由此将源自于定位力或定位力矩的车门定位力以及车门定位力矩传入到车门之中且车门定位力的力作用线在车门处于关闭位置中时基本上穿过车门轴。

Description

车门装置
本发明涉及一种车门装置。
所述车门装置配有通过车门轴枢转铰接于车身上、并且可以移动到某一打开位置和某一关闭位置之中的车门。说述“车门”是一个广义概念，不仅包括侧面车门，而且也包括车尾侧开门、车尾上翻门、后备厢盖、发动机舱盖或者行李舱盖。
车门通常配有车门止动器，以使得车门装置的车门在摆动位置中始终保持在某种规定的状态。现代汽车中的车门止动器可保证将车门定位在任意位置之中。
本发明所基于的已知车门装置(DE 91 01 203U1)示出了一种上述车门装置，其具有一个一端与车门相耦联、另一端与车身相耦联的车门止动器。该车门止动器具有一种构造与鼓式制动器基本相似的止动机构。不过在这里将制动蹄设计成可以自动触发相应制动过程的摆动体形式。通过止动机构产生定位力矩，再通过一个耦合机构产生作用于车门的车门定位力矩。当然只有当用手使得车门从摆动位置向外运动时，车门定位力矩才会起作用。
在已知形式的车门装置中，耦合机构被设计成小齿轮-齿条传动机构形式，且小齿轮与止动机构以传动技术方式耦合在一起。止动机构与小齿轮一起布置在车门的某一处空腔之中。齿条枢转铰接在车身一侧与车门轴相隔一定距离的位置上。
在已知形式的车门装置中，尽管能以比较简单的方式保证将车门定位在任何摆动位置之中，但是经验表明，车门止动器在紧位于关闭位置之前的移动范围内还是有阻碍作用。其原因在于：在紧位于关闭位置之前需要有该移动范围，才能以一定的摆动力关上车门，而车门止动器对此有阻碍作用。这通常会使舒适性受到影响。
本发明的要解决的问题在于：对已知形式的车门装置进行适当设计和改进，从而提高使用舒适性。
首先要考虑的主要是：当车门在紧位于关闭位置之前的移动范围内(以下称作惯性运动范围)移动进入关闭位置时要减小车门止动器的作用。因此具体而言就是在经过惯性运动范围的过程中相应减小车门止动器的作用。
已知可以适当设计耦合机构的运动力学特性来实现上述减小。可使得耦合机构的机械传动比在车门移动到关闭位置之中时适当变化，从而当受到恒定定位力或者受到恒定定位力矩作用时，使得车门定位合力矩在惯性运动范围内以至少50％的惯性运动比例降低。
可使得耦合机构能够将止动机构产生的定位力或者止动机构产生的定位力矩传递到车门或者车身上。
特别有利的是可以在惯性运动范围内按照所需的方式减小车门止动器的作用，不必采取其它结构性措施。例如可以不必使用连接器或类似部件。
还有一个好处是：当车门从打开位置朝向关闭位置移动时，传动比的上述变化通常是连续的，因此使用者感觉不到变化。不会出现骤然的机械负荷而引起磨损增大。
如果设计适当，尤其当惯性运动范围以及惯性运动比例均选择恰当时，就可以轻松关上车门，几乎不会受到车门止动器的妨碍。但同时也可以利用车门止动器将车门定位在其余移动范围。
此外重要的是，耦合机构可以配有传力构件，该传力构件的一端铰接在车身或者车门一侧。按照这种实施方式，可利用传力构件将源自于定位力或定位力矩的车门定位力和由此车门定位力矩传入车门之中。
按照建议规定，可使得车门定位力的力作用线在车门处于关闭位置中时基本上穿过车门轴，从而使得车门止动器不会明显影响车门移动。
为了使得借助传力构件传入车门之中的车门定位力也能产生车门定位力矩，可在车门转动时使得车门定位力的力作用线以一定的间距从车门轴旁边经过。
为了以上述方式减小车门止动器对车门移动的影响，最好根据本发明的一种优选实施方式，使得车门定位力的力作用线在车门移动到关闭位置之中时至少在惯性运动范围内接近车门轴。
根据本发明的一种优选实施方式，以简单的方式利用小齿轮-齿条传动机构来实现以上所推荐的具有传力构件的装置，所述小齿轮与止动机构以传动技术方式耦合在一起。
以下将根据仅描绘一种实施例的附图，对本发明进行详细解释。附图中所示：
图1 配有本发明所述车门装置的汽车侧视图，以及
图2 图1所示汽车在车门处在关闭位置(上图)以及处在打开位置(下图)时沿剖切线II-II剖开的剖视图。
图1所示的汽车装备了具有四个侧面车门1的车门装置、一个发动机舱盖2和一个后备厢盖3。这里所述的侧面车门1、发动机舱盖2和后备厢盖3均可当成是一个车门。在此将以一个侧面车门1形式的车门作为所有类型车门的代表进行描述。
图中所示的车门1通过车门轴4枢转铰接在车身5上，并且可以移动到某一打开位置以及某一关闭位置之中。
此外还有对应于车门1的车门止动器6，该车门止动器一端与车门1相耦联，另一端与车身5相耦联。
车门止动器6具有用来产生定位力或定位力矩的止动机构7以及耦合机构8，所述定位力或定位力矩通过耦合机构8产生作用于车门1的车门定位力矩，从而能够借助车门止动器6将车门1定位在摆动位置之中。
图中所示为耦合机构8的优选实施例，是一种小齿轮-齿条传动机构，以下将对其进行详细解释。
现在的基本情况为：耦合机构8的机械传动比应在车门1移动到关闭位置之中时适当变化，从而当受到恒定定位力或者受到恒定定位力矩作用时，使得车门定位合力矩在紧位于闭合位置之前的移动范围内(惯性运动范围)以至少50％的惯性运动比例降低。这样就能如同本说明书一般部分所描述的一样，可以减小车门止动器6在惯性运动范围内的干扰影响。
但也可以使得惯性运动比例更高一些，从而进一步减小车门止动器的干扰影响。在优选实施方式中，惯性运动比例为70％，优选甚至为80％，在特别优选的实施方式中为95％。可以设想，惯性运动比例也可以大于95％。这时应注意要在经过惯性运动范围时按照以上所述降低车门定位力矩。以上所定义的惯性运动范围和惯性运动比例指的是：在经过惯性运动范围的过程中(无论以何种方式)使得车门定位力矩以惯性运动比例降低。
按照更加有利的实施方式所述，耦合机构8的机械传动比在车门1移动到关闭位置之中时适当变化，从而当受到恒定定位力或者受到恒定定位力矩作用时，使得车门定位合力矩在惯性运动范围内降低，并且在达到关闭位置时小到可以忽略不计。这就是说：当达到关闭位置时，鉴于总是存在摩擦力和惯性力，用户感觉不到车门止动器6的阻碍作用。
在车门1移动到关闭位置之中时，可根据耦合机构的机械传动比特性，在惯性运动范围内以不同的方式降低车门定位力矩。可以设想，在图2所示的实施例中，所出现的是正弦变化的车门定位力矩。但也可以是一种近似于矩形函数的变化曲线，且始终为连续的过渡。
在特别有利的实施方式中，惯性运动范围覆盖车门摆动范围的约30％～约50％。如果车门的总移动角度约为75°，这就相当于大约22.5°～37.5°之间的角度范围。试验结果表明，惯性运动范围大致覆盖40％车门摆动范围的车门装置特别有利于使用舒适性。如果总移动角度约为75°，这就相当于摆动角度约为30°。
可以设想，有很多可用来实现车门止动器6的有利方案。以下将以图2所示的实施方案为例，对几种实施方案进行讨论。
在图2所示的优选实施例中，止动机构7布置在车门1上。可以设想，也可以将止动机构7布置在车身5上。
也可根据应用情况，采用各种不同的方式将车门止动器6一端与车门1相耦联且另一端与车身5相耦联。在附图所示的实施例中，车门止动器6的耦合机构8通过车身一侧与车门轴4相隔一定距离的止动器轴9与车身5耦合。所述止动机构7最好通过一个外壳固定于车门1上。视结构设计而定，也可以采用摆动固定方式。
也可以采用其它用来连接车门止动器6的变型方案。总而言之，车门止动器6尤其是车门止动器6的耦合机构8最好通过车身一侧与车门轴4相隔一定距离的止动器轴9与车身相耦联，以及/或者通过车门一侧与车门轴4相隔一定距离的止动器轴与车门相耦联。
按照建议，耦合机构8具有传力构件10，可利用该传力构件将源自于定位力或定位力矩的车门定位力以及车门定位力矩传入到车门1之中。
在特别优选的实施方式中，传力构件10的一端10a通过车身一侧与车门轴4相隔一定距离的止动器轴9与车身5相耦联。如果止动机构7布置在车身5上，则传力构件10的一端10a也可以通过车门一侧与车门轴4相隔一定距离的止动器轴9与车门1相耦联。
在所述的所有实施方式中，车身一侧的止动器轴9和/或者车门一侧的止动器轴最好基本上平行于车门轴4。
如果借助传力构件10将车门定位力以及车门定位力矩传入到车身1之中，则车门定位力的力作用线11最好能在车门1移动到关闭位置之中时至少在惯性运动范围内接近车门轴4。对此可参阅图2中上图和下图所示的车门1状态。这样就可减小车门定位力相对于车门轴4的杠杆力臂，从而可在受到恒定定位力或者恒定定位力矩作用的情况下减小车门定位力矩。
按照建议规定，车门定位力的力作用线11在车门1处于关闭位置时基本上穿过车门轴4。图1中上图所示就是这种情况。所谓“基本上”指的是力作用线11不必正好穿过车门轴4。关键在于力作用线11在达到关闭位置时应尽可能靠近车门轴4，从而使得车门止动器6的作用小到可以忽略不计，和由此使用者不再会觉察到。这时自然可以认为车门定位力的大小在通常范围内，且不会朝向“无穷大”变化。
在图2所示的优选实施例中，传力构件10被设计成齿条形式，齿条10与小齿轮12始终咬合，小齿轮12与止动机构7以传动技术方式耦合在一起。可以设想有许多方法可用来实施止动机构7。例如可以应用DE 9101203U1中所述的制动原理。止动机构7也可以具有一个简单的摩擦制动器。
关键是由止动机构7产生作用于小齿轮12的定位力矩，该定位力矩通过齿条10产生可以传入到车门1之中的车门定位力。车门定位力最终产生上述车门定位力矩。
如图2之中上图所示，车门定位力的力作用线11在车门1处于关闭位置时基本上穿过车门轴4。使得小齿轮12在齿条10上的力作用点、止动器轴9和车门轴4基本上呈一条直线，就能实现这种效果。这里“基本上”所表达的意思也就是以上曾经解释过的“基本上”穿过车门轴4的力作用线11。
在另一种优选的实施方式中，传力构件10被设计成螺杆形式，螺杆与螺杆螺母啮合，且螺杆螺母与止动机构以传动技术方式耦合在一起。
可以设想的实施方式还有：耦合机构8也可以具有一个多连杆运动机构，尤其是一个四连杆运动机构，或者具有多个前后相耦联的运动机构。这样就可以在惯性运动范围内实现理想的车门定位力矩变化曲线。
最后应该注意，车门止动器6还可以是车门驱动装置的组成部分。例如可以设想，车门驱动装置的驱动电机还可以承担止动机构7的作用。可以利用驱动电机的自锁功能来产生定位力矩。但可以设想，驱动电机也可以没有自锁功能，而是在电机轴上安装一个制动盘或类似部件。在附图所示的实施例中，小齿轮12可以与驱动电机以传动技术方式耦合在一起。将车门止动器6的功能与车门驱动装置的功能组合起来，就能在总体上形成一种特别紧凑的装置。

Claims (11)

1.车门装置，包括通过车门轴(4)枢转铰接于车身(5)上、并且可以移动到某一打开位置和某一关闭位置之中的车门(1)；车门止动器(6)一端与车门(1)相耦联，另一端与车身(5)相耦联；所述车门止动器(6)具有用于产生定位力或定位力矩的止动机构(7)以及耦合机构(8)；所述定位力或定位力矩通过耦合机构(8)产生作用于车门(1)的车门定位力矩，从而可以借助车门止动器(6)将车门(1)定位在摆动位置之中，其特征在于，耦合机构(8)的机械传动比在车门(1)移动到关闭位置之中时适当变化，从而当受到恒定定位力或者受到恒定定位力矩作用时，使得车门定位合力矩在紧位于闭合位置之前的移动范围内即惯性运动范围内以至少50％的惯性运动比例降低，所述耦合机构(8)具有传力构件(10)，可利用该传力构件将源自于定位力或定位力矩的车门定位力以及车门定位力矩传入到车门(1)之中，且车门定位力的力作用线(11)在车门(1)处于关闭位置中时基本上穿过车门轴(4)。
2.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，所述惯性运动比例为70％。
3.根据权利要求1或2所述的车门装置，其特征在于，耦合机构(8)的机械传动比在车门(1)移动到关闭位置之中时适当变化，从而当受到恒定定位力或者受到恒定定位力矩作用时，使得车门定位合力矩在惯性运动范围内降低，并且在达到关闭位置时小到可以忽略不计。
4.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，所述惯性运动范围覆盖35％～50％的车门(1)摆动范围。
5.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，车门止动器(6)的止动机构(7)布置在车门(1)或者车身(5)上。
6.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，车门止动器(6)通过车身一侧与车门轴(4)相隔一定距离的止动器轴(9)与车身(5)相耦联，以及/或者通过车门一侧与车门轴(4)相隔一定距离的止动器轴与车门(1)相耦联。
7.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，所述传力构件(10)的一端(10a)通过车身一侧与车门轴(4)相隔一定距离的止动器轴(9)与车身(5)相耦联，或者通过车门一侧与车门轴(4)相隔一定距离的止动器轴与车门(1)相耦联。
8.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，车门定位力的力作用线(11)在车门(1)移动到关闭位置之中时至少在惯性运动范围内接近车门轴(4)。
9.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，传力构件(10)被设计成齿条(10)形式，齿条(10)与小齿轮(12)始终咬合，小齿轮(12)与止动机构(7)以传动技术方式耦合在一起。
10.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，传力构件(10)被设计成螺杆形式，螺杆与螺杆螺母啮合，且螺杆螺母与止动机构(7)以传动技术方式耦合在一起。
11.根据权利要求1所述的车门装置，其特征在于，耦合机构(8)具有多连杆运动机构。
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