CN102619419A

CN102619419A - 车门限位器和车门限位器的主臂及其制造方法

Info

Publication number: CN102619419A
Application number: CN2011100276554A
Authority: CN
Inventors: 李合东; 李传成; 赵国山; 侯俊; 韩彬
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: CN102619419B

Abstract

本发明公开了一种汽车的车门限位器主臂的制造方法，汽车包括车身和车门，车门通过车门旋转轴与车身铰接并相对于车身旋转，车门限位器包括主臂(1)和滑动盒(2)，该滑动盒固定于车门上并能够沿主臂滑动，主臂的一端通过限位器旋转轴铰接在车身并旋转，另一端具有防止滑动盒滑出主臂的限位块，该制造方法首先确定主臂的中心线，再根据中心线制造主臂。本发明还提供了利用上述制造方法制造的主臂和车门限位器。本发明通过车门旋转时车门限位器的运动特性，求出车门限位器主臂的中心线上多个点的坐标，该方法简单可靠，便于用计算机来实现，而且可以通过调整参数而控制主臂的设计精度，因此只需略加改动就能够满足各种不同的精度需要。

Description

车门限位器和车门限位器的主臂及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种车门限位器主臂的制造方法，具体地，涉及一种通过车门限位器主臂的中心线制造主臂的方法。另外，本发明还涉及一种利用上述方法制造的车门限位器的主臂和车门限位器。

背景技术

在现代汽车设计中，车门限位器有两个功能，一是限制车门开门角度，二是方便用户，即当汽车驻车在一定坡度上的时候，若车门达到设计开门角度，则车门既不自闭也不自开。

车门通过车门旋转轴与车身铰接，并绕车门旋转轴相对于车身旋转。车门限位器包括主臂和滑动盒，主臂的一端通过旋转轴铰接在车身，从而使主臂绕旋转轴旋转，而滑动盒固定在车门上，并沿主臂滑动。车门开关的运动过程中，滑动盒内滑块与主臂摩擦产生阻力，从而实现限位器限位功能。

因此，限位器的运动是复合运动，主臂绕限位器旋转轴做旋转运动，滑动盒随车门绕车门旋转轴旋转，同时还沿着主臂滑动。

目前，车门限位器主臂的传统设计方法通常采用几何作图的方法，例如渐开线近似作图法，但是这些几何作图方法操作困难繁琐，每一步都需要在电脑上操作很长时间，经常由于人为因素出现失误，而且这种方法的设计精度不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车的车门限位器主臂的制造方法，该方法通过车门限位器主臂的中心线制造主臂。

为了实现上述目的，本发明提供一种汽车的车门限位器主臂的制造方法，其中，所述汽车包括车身和车门，所述车门通过车门旋转轴与车身铰接并能够绕车门旋转轴相对于所述车身旋转，所述车门限位器包括主臂和滑动盒，该滑动盒固定于所述车门上并能够沿所述主臂滑动，所述主臂的一端通过限位器旋转轴铰接在所述车身，另一端具有防止所述滑动盒滑出所述主臂的限位块，所述主臂能够绕所述限位器旋转轴旋转，其中，所述方法包括以下步骤：

(a)将所述主臂的旋转平面设为平面C，将所述平面C上的限位器旋转轴设为M(X_M，Y_M，Z_M)，将所述车门旋转轴与平面C的交点设为N(X_N，Y_N，Z_N)，在所述主臂的中心线上取P点，该P点为所述滑动盒(2)的中心点，在过所述P点的所述主臂的中心线的切线上取Q点，所述P点和Q点位于平面C上，设所述P点和Q点的初始位置为P₀点和Q₀点，所述P₀点坐标为(X_P0，Y_P0，Z_P0)，所述Q₀点坐标为(X_Q0，Y_Q0，Z_Q0)；

(b)设所述车门朝同一方向共旋转m次，每次旋转角度为α，求出所述车门旋转i次后，所述P点和Q点绕上述N点旋转到达的P_i点和Q_i点的坐标，i＝1，2，…，m；

(c)以上述M点为圆心，以线段MP_i-1的长度为半径做圆，求出直线P_iQ_i与该圆的两个交点，将距离P_i点较近的作为S_i点，i＝1，2，…，m；

(d)求角度ΔJ_i＝∠P_i-1MS_i，J₁＝ΔJ₁，J_j＝J_j-1+ΔJ_j，其中，i＝1，2，…，m，j＝2，3，…，m；

(e)设X₀＝P₀，将所述P_i点以上述M点为圆心沿与上述车门旋转方向相反的方向旋转J_i，得到X_i点，i＝1，2，…，m；

(f)将X₀，X₁，X₂，…，X_m连接成曲线，即得到所述主臂的中心线；

(g)根据所述主臂(1)的中心线制造所述主臂。

本发明还提供一种车门限位器的主臂，其中，该主臂为根据本发明的制造方法制造而成。

本发明还提供一种车门限位器，该车门限位器包括主臂和滑动盒，其中，所述主臂为根据本发明的制造方法制造而成。

本发明通过车门旋转时车门限位器的运动特性，求出车门限位器主臂的中心线上多个点的坐标，该方法简单可靠，便于用计算机来实现，而且可以通过调整参数而控制主臂的设计精度，因此只需略加改动就能够满足各种不同的精度需要。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是车门限位器的旋转示意图；

图2是本发明的主臂1的中心线的确定方法示意图。

附图标记说明

1主臂 2滑动盒

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种汽车的车门限位器主臂的制造方法，所述汽车包括车身和车门，所述车门通过车门旋转轴与车身铰接并能够绕车门旋转轴相对于所述车身旋转，所述车门限位器包括主臂1和滑动盒2，该滑动盒2固定于所述车门上并能够沿所述主臂1滑动，所述主臂1的一端通过限位器旋转轴铰接在所述车身，另一端具有防止所述滑动盒2滑出所述主臂1的限位块，所述主臂1能够绕所述限位器旋转轴旋转，其中，所述方法包括以下步骤：

(a)将所述主臂1的旋转平面设为平面C，将所述平面C上的限位器旋转轴设为M(X_M，Y_M，Z_M)，将所述车门旋转轴与平面C的交点设为N(X_N，Y_N，Z_N)，在所述主臂(1)的中心线上取P点，该P点为所述滑动盒(2)的中心点，在过所述P点的所述主臂1的中心线的切线上取Q点，所述P点和Q点位于平面C上，设所述P点和Q点的初始位置为P₀点和Q₀点，所述P₀点坐标为(X_P0，Y_P0，Z_P0)，所述Q点坐标为(X_Q0，Y_Q0，Z_Q0)；

(f)将X₀，X₁，X₂，…，X_m连接成曲线，即可得到所述主臂1的中心线；

(g)根据所述主臂1的中心线制造所述主臂1。

上述方法的主要思想是利用滑动盒2既沿着主臂1滑动，又绕车门旋转轴旋转的复合运动轨迹，如图1所示。由于滑动盒2的中心线与主臂1的中心线重合，也就是说，P点既位于滑动盒2的中心线上又位于主臂1的中心线上。由于直线PQ与主臂1的中心线相切，因此Q点随着P点运动。

如图2所示，P₀和Q₀分别为P点和Q点的初始位置，当车门从初始位置以N点为中心旋转角度α之后，主臂1也相应地以M点为中心旋转角度J₁，P点和Q点从P₀点和Q₀点沿复合运动轨迹运动到主臂1的中心线上的P₁点和Q₁点，将P₁点以M点为中心沿上述车门旋转方向的逆向旋转J₁之后求得X₁点，该X₁点为所述P₁点在初始位置时所对应的点。以此类推，设所述车门从初始位置起朝同一方向共旋转m次，每次旋转角度为α，当所述车门旋转i次后，求出P点和Q点沿主臂1的中心线移动到的P_i点和Q_i点的坐标，和主臂1绕M点相应转过的角度J_i，再将P_i点逆向旋转角度J_i，找到该P_i点在初始位置时对应得点X_i。设X₀＝P₀，再将X₀，X₁，…，X_M连成曲线从而得到主臂1的中心线。

由于主臂1的一端通过限位器旋转轴铰接在车身上，另一端穿过固定在车门上的滑动盒2并由滑动盒2限位在车门中，因此影响主臂1的截面形状的因素很多，例如车身和车门的相对位置和结构，以及车门中供主臂1滑动的槽等因素确定。但是主臂的截面形对于限位器功能的实现并没有影响，因此只要能够满足结构和强度等方面的需要即可。对于多级限位器来说，还要根据各级的限位角度在主臂1上的相应位置设置凹槽或者颈部，也就是车门开启到各级的限位角度时，主臂1与滑动盒2相对应的位置上具有能够使滑动盒2更倾向于位于该位置的凹槽或者颈部。上述主臂1的截面形状和凹槽或颈部的形成对于本领域技术人员来说都是公知的，此处不再赘述。

对于限位器主臂1来说，主臂1的弯曲部分和弯曲形状(也就是弯曲程度)是决定限位器功能的主要因素。因此，只需确定主臂1的中心线，再平行于中心线确定主臂1的侧边和/或侧壁，即可制造出主臂1。也就是说，在制造车门限位器的主臂1时，最关键也是最繁琐的步骤就是确定主臂1的中心线，而根据主臂1的中心线制造主臂对于本领域技术人员来说是公知的，上文对其进行了简要的介绍，本文中不再详细介绍。在利用传统技术确定主臂1的中心线时，通常利用几何作图方法，这种方法的效率和精度都很低，通常只能达到一阶或二阶曲线的精度，而且想要达到二阶曲线的精度工作量也会相应地增大，从而导致效率更低。利用本发明提供的方法确定主臂1的中心线可以大大提高精度，而且该方法可编程性强，利用计算机来进行处理则又能极大提高效率。

从上述方法的步骤可以看出，m取值越大，计算出的初始位置的主臂1中心线上的点就越多，将这些点连接得到的主臂1的中心线的精度就越高，因此在制造条件能够满足需要的情况下，主臂1的制造精度就越高。也就是说控制m值的取值就可以控制主臂1的制造精度。

该方法简单可靠，便于用计算机来实现，而且可以通过调整参数而控制主臂中心线的精度，因此只需略加改动就能够满足各种不同的精度需要。

优选地，所述角度α＜2°。根据上文的分析，m值的取值可以决定主臂1的制造精度，而车门打开的角度是一定的，也就是说m值与每次旋转的角度α的值成反比。因此，m值和α值的选取通常根据所需的制造精度来确定。为了满足一般情况下所需要的制造精度，角度α的值通常选择小于2°。

优选地，在步骤(b)中，所述P_i点和Q_i点的坐标(i＝1，2，…，m)的计算方法为：

X_Pi＝(X_Pi-1-X_N)×cos(α)-(Y_Pi-1-Y_N)×sin(α)+X_N

Y_Pi＝(Y_Pi-1-Y_N)×cos(α)-(X_Pi-1-X_N)×sin(α)+Y_N；

X_Qi＝(X_Qi-1-X_N)×cos(α)-(Y_Qi-1-Y_N)×sin(α)+X_N

Y_Qi＝(Y_Qi-1-Y_N)×cos(α)-(X_Qi-1-X_N)×sin(α)+Y_N。

当车门按照上述条件从初始位置开始旋转时，P点和Q点既绕N点旋转又沿着主臂1运动，以上给出了车门旋转i次后P点和Q点运动到的P_i点和Q_i点的坐标(i＝1，2，…，m)的递推计算方法，本领域技术人员可以通过几何作图计算的方式获得上述方法，此处不再详细介绍其推导过程。

此处需要说明的是，通常为了保证车门具有自闭趋势，车门旋转轴以及限位器旋转轴并不是竖直的而是略有倾角(也就是说不平行于Z轴)，所以平面C也不平行于XY面(也就是不垂直于Z轴)。这里并不对P_i点和Q_i点的Z坐标(也就是Z_Pi和Z_Qi)进行计算，这是因为本发明中计算P_i点和Q_i点目的是为了求出X_i的坐标，而P_i点和Q_i点的Z坐标与X_i点的Z坐标无关，因此不必计算，也可以看做将P_i点和Q_i点，以及X_i点都投影到水平面上进行计算。对于X_i点Z坐标的计算将在下文进行详细描述。

优选地，在步骤(c)中，所述直线P_iQ_i与圆的两个交点的计算方法为：

(X_M-X_Pi-1)²+(Y_M-Y_Pi-1)²＝(X_M-X_Si)²+(Y_M-Y_Si)²

(X_Pi-X_Qi)/(Y_Pi-Y_Qi)＝(X_Pi-X_Si)/(Y_Pi-Y_Si)。

因为P_i点和Q_i点始终都在主臂1的中心线上，因此必然与以M为圆心以线段MP_i-1的长度为半径的圆相交。所以通过上述方法能够得到两个点的坐标，其中，取距离P_i点较近的作为S_i点，i＝1，2，…，m。

优选地，在步骤(d)中，所述角度ΔJ_i(i＝1，2，…，m)的计算方法为：

R_i1＝((X_Pi-1-X_Si)²+(Y_Pi-1-Y_Si)²)^0.5；

R_i2＝((X_Pi-1-X_M)²+(Y_Pi-1-Y_M)²)^0.5；

ΔJ_i＝acos((1-R_i1 ²)/(2×R_i2 ²))。

由于P点和Q点既绕N点旋转，因此P点相对于M点每次旋转的角度都是α，而P点和Q点又沿主臂1的中心线移动，所以P点相对于M点每次转过的角度不相等。根据上述求得S_i点的方法可知，∠P_i-1MS_i＝∠P_i-1MP_i。也就是说，上述ΔJ_i的实际上就是以M点为圆心，P_i相对于P_i-1转过的角度，i＝1，2，…，m。根据递推关系和初始值J₁＝ΔJ₁，即可求出当车门旋转i次后，P_i相对于初始位置的X_i转过的角度J_i的值。

优选地，在步骤(e)中，所述X_i点(i＝1，2，…，m)的计算方法为：

X_Xi＝(X_Pi-X_M)×cos(J_i)-(Y_Pi-Y_M)×sin(J_i)+X_M；

Y_Xi＝(Y_Pi-Y_M)×cos(J_i)+(X_Pi-X_M)×sin(J_i)+Y_M；

Z_Xi＝((X_Xi-X_M)×(Y_N-Y_M)×(Z_P0-Z_M)+(Y_Xi-Y_M)×(Z_N-Z_M)×(X_P0-X_M)-Z_M×(X_N-X_M)×(Y_P0-Y_M)+Z_M×(Y_N-Y_M)×(X_P0-X_M)-(Y_Xi-Y_M)×(X_N-X_M)×(Z_P0-Z_M)-(X_Xi-X_M)×(Y_P0-Y_M)×(Z_N-Z_M))/((Y_N-Y_M)×(X_P0-X_M)-(X_N-X_M)×(Y_P0-Y_M))。

以上计算X_i点(i＝1，2，…，m)的X坐标和Y坐标的方法与上文所述的计算P_i点和Q_i点的X坐标和Y坐标的方法相同，此处不再赘述。

而通过对X_i点的Z坐标的计算公式来看，X_i点的Z坐标与P₀点、M点和N点的X坐标、Y坐标和Z坐标(为已知的初始值)，以及X_i点的X坐标和Y坐标(已经求得)有关，因此可以明显地看出并不需要计算P_i点的Z坐标。本领域技术人员可以通过几何作图计算的方式获得上述方法，此处不再详细介绍其推导过程。

另外，本发明还提供一种车门限位器的主臂，该主臂1为根据上述制造方法制造而成。

本发明还提供一种车门限位器，该车门限位器包括主臂1和滑动盒2，其中，所述主臂1为根据上述制造方法制造而成。

根据主臂1的中心线制造主臂1的方法已经在上文进行介绍，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种汽车的车门限位器主臂的制造方法，其中，所述汽车包括车身和车门，所述车门通过车门旋转轴与车身铰接并能够绕车门旋转轴相对于所述车身旋转，所述车门限位器包括主臂(1)和滑动盒(2)，该滑动盒(2)固定于所述车门上并能够沿所述主臂(1)滑动，所述主臂(1)的一端通过限位器旋转轴铰接在所述车身，另一端具有防止所述滑动盒(2)滑出所述主臂(1)的限位块，所述主臂(1)能够绕所述限位器旋转轴旋转，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(a)将所述主臂(1)的旋转平面设为平面C，将所述平面C上的限位器旋转轴设为M(X_M，Y_M，Z_M)，将所述车门旋转轴与平面C的交点设为N(X_N，Y_N，Z_N)，在所述主臂(1)的中心线上取P点，该P点为所述滑动盒(2)的中心点，在过所述P点的所述主臂(1)的中心线的切线上取Q点，所述P点和Q点位于平面C上，设所述P点和Q点的初始位置为P₀点和Q₀点，所述P₀点坐标为(X_P0，Y_P0，Z_P0)，所述Q₀点坐标为(X_Q0，Y_Q0，Z_Q0)；

(d)求角度J_i＝∠P_i-1MS_i，J₁＝ΔJ₁，J_j＝J_j-1+ΔJ_j，其中，i＝1，2，…，m，j＝2，3，…，m；

(f)将X₀，X₁，X₂，…，X_m连接成曲线，即得到所述主臂(1)的中心线；

(g)根据所述主臂(1)的中心线制造所述主臂(1)。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述角度α＜2°。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述P_i点和Q_i点的坐标(i＝1，2，…，m)的计算方法为：

X_Pi＝(X_Pi-1-X_N)×cos(α)-(Y_Pi-1-Y_N)×sin(α)+X_N

Y_Pi＝(Y_Pi-1-Y_N)×cos(α)-(X_Pi-1-X_N)×sin(α)+Y_N；

X_Qi＝(X_Qi-1-X_N)×cos(α)-(Y_Qi-1-Y_N)×sin(α)+X_N

Y_Qi＝(Y_Qi-1-Y_N)×cos(α)-(X_Qi-1-X_N)×sin(α)+Y_N。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述直线P_iQ_i与圆的两个交点的计算方法为：

(X_M-X_Pi-1)²+(Y_M-Y_Pi-1)²＝(X_M-X_Si)²+(Y_M-Y_Si)²

(X_Pi-X_Qi)/(Y_Pi-Y_Qi)＝(X_Pi-X_Si)/(Y_Pi-Y_Si)。

5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(d)中，所述角度ΔJ_i(i＝1，2，…，m)的计算方法为：

R_i1＝((X_Pi-1-X_Si)²+(Y_Pi-1-Y_Si)²)^0.5；

R_i2＝((X_Pi-1-X_M)²+(Y_Pi-1-Y_M)²)^0.5；

ΔJ_i＝acos((1-R_i1 ²)/(2×R_i2 ²))。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤(e)中，所述X_i点(i＝1，2，…，m)的计算方法为：

X_Xi＝(X_Pi-X_M)×cos(J_i)-(Y_Pi-Y_M)×sin(J_i)+X_M；

Y_Xi＝(Y_Pi-Y_M)×cos(J_i)+(X_Pi-X_M)×sin(J_i)+Y_M；

Z_Xi＝((X_Pi-X_M)×(Y_N-Y_M)×(Z_P0-Z_M)+(Y_Xi-Y_M)×(Z_N-Z_M)×(X_P0-X_M)-Z_M×(X_N-X_M)×(Y_P0-Y_M)+Z_M×(Y_N-Y_M)×(X_P0-X_M)-(Y_Xi-Y_M)×(X_N-X_M)×(Z_P0-Z_M)-(X_Xi-X_M)×(Y_P0-Y_M)×(Z_N-Z_M))/((Y_N-Y_M)×(X_P0-X_M)-(X_N-X_M)×(Y_P0-Y_M))。

7.一种车门限位器的主臂，其特征在于，该主臂(1)为根据上述权利要求1-6中任意一项所述方法制造而成。

8.一种车门限位器，该车门限位器包括主臂(1)和滑动盒(2)，其特征在于，所述主臂(1)为根据上述权利要求1-6中任意一项所述方法制造而成。