CN105258937A - 一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，包括：测量气弹簧的伸长量、气弹簧力与Y0平面的夹角β以及气弹簧中心线与其在车门上的安装点和铰链轴线的连线在Y0平面上的投影之间的夹角θ；计算后背门的重力力矩和气弹簧力的力臂，并根据上述数据计算低温下的气弹簧力，再根据温变衰减系数计算常温下的气弹簧力；根据公式计算开门力和关门力，再根据其与开度的关系绘制曲线图以获取开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度；再将三者与各自的预设值对比，以判断气弹簧的安装位置是否合理。本发明通过采集或计算较少的数据，方便快捷地完成对气弹簧的安装位置校核，避免了只能依托厂商通过专业的计算软件对气弹簧进行校核的弊端。

Description

一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法。

背景技术

随着中国机械工业的发展，越来越多的机械设备已得到广泛使用。作为机械工业的支柱之一的汽车产业也已得到深入研究。

汽车车身上的零部件成千上万，并且包括众多系统、总成和组件等。其中，在汽车车身的尾部位置均设置有用于放置物品的后备箱，为防止后备箱中的物品掉落，一般在汽车的尾部设置有后背门。

后背门上的重要附件之一为气弹簧，气弹簧(gasspring)是一种可以起支撑、缓冲、制动、高度调节及角度调节等功能的工业配件，主要由以下几部分构成：压力缸、活塞杆、活塞、密封导向套、填充物以及缸内控制元件与缸外控制元件和接头等，其原理是在密闭的压力缸内充入惰性气体或者油气混合物，使腔体内的压力高于大气压的几倍或者几十倍，利用活塞杆的横截面积小于活塞的横截面积从而产生的压力差来实现活塞杆的运动。

气弹簧在后背门上的布置方式直接影响到后背门的功能使用，若布置不当，则会对后背门的正常开启或开启角度等造成不利影响，其主要影响参数为开关门力的值。当开关门力的值高于或低于预设值时，会极大影响乘员体验。然而，现有技术中往往只能通过供应商采用专业计算软件对后背门气弹簧的开关门力进行初步的计算、校核，或采用实物验证，校核成本过高。

因此，如何比较方便、快捷地对气弹簧在后背门上的安装位置进行校核，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，能够较方便、快捷地完成对气弹簧在后背门上的安装位置的校核，并且无需使用专业的计算软件。

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，包括：测量气弹簧在后背门任意开度时的伸长量、气弹簧力与Y0平面的夹角β以及任意开度下气弹簧中心线与其在车门上的安装点和铰链轴线的连线在Y0平面上的投影之间的夹角θ；

计算后背门在任意开度下的重力力矩，根据所述夹角θ计算气弹簧力的力臂，并根据后背门的开度、所述夹角β、伸长量及重力力矩计算低温下的气弹簧力，再根据气弹簧预设的温变衰减系数计算常温下的气弹簧力；

根据公式F_o＝(M_g－2F_u×cosβ×X)/S_o计算开门力，并根据公式F_c＝(2F_u×cosβ×X－M_g)/S_c计算关门力，再根据所述开门力和关门力与开度的关系绘制“开关门力-开度”曲线图以获取开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度；

将所述开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度各自对应地与预设开门力极值、预设关门力极值与预设开关门力平衡点的开度进行对比，并判断是否均满足预设条件，若是，则气弹簧安装位置合理，若否，则气弹簧安装位置不合理；

其中，F_o为开门力，F_c为关门力，M_g为后背门的重力力矩，F_u为常温下的气弹簧力，X为气弹簧力的力臂，S_o为预设的开门力臂，S_c为预设的关门力臂。

优选地，所述伸长量的测量方法具体包括：将后背门从完全关闭状态逐渐打开至最大开度，期间每隔相同旋转角度记录一次气弹簧的上顶点的位置，并将每一个上顶点的位置分别与气弹簧的下顶点位置相连，之后测量所获得的线段L₁、L₂…L_n的长度，再将所述线段L₁、L₂…L_n的长度分别减去气弹簧的最小长度值以获得任意开度下气弹簧的伸长量；其中，n为大于或等于1的整数。

优选地，每隔10°记录一次气弹簧的上顶点的位置。

优选地，所述力臂的计算方法具体包括：在后背门完全关闭状态下将气弹簧的上顶点投影到后背门的转轴所在直线上以获得点O，再将点O投影到Y0平面上以获得点O′；

将所述线段L₁、L₂…L_n分别投影到Y0平面上以获得线段L₁′、L₂′…L_n′，并将所述线段L₁′、L₂′…L_n′的上端点分别与点O′相连以获得线段R₁、R₂…R_n，测量所述线段R₁、R₂…R_n的长度，同时分别测量出每一条线段L_n′和与其对应的线段R_n之间的夹角为θ₁、θ₂…θ_n，并根据公式X＝R_n×sinθ_n计算所述力臂；其中，n为大于或等于1的整数。

优选地，所述重力力矩的计算方法具体包括：将后背门预设的重心点G投影到Y0平面上以获得点G′，并将点O′与点G′相连以获得线段L_g；

测量线段L_g的长度，同时测量出线段L_g与X0平面之间的夹角为γ，并将所述线段L_g的长度值与所述γ的角度值代入公式M_g＝L_g×sin(α+γ)×m×g计算重力力矩；

其中，α为后背门的开度，m为后背门预设的质量，g为重力加速度。

优选地，所述常温下的气弹簧力的计算方法具体包括：

在后背门最大开度下，根据公式X×2F_min×cosβ＝M_g计算出气弹簧力的最小值，并将其作为低温下的气弹簧力的最小值；

根据公式F_umin＝F_dmin×λ计算常温下的气弹簧力的最小值，再根据公式F_umax＝F_umin×k计算常温下的气弹簧力的最大值；

将所述F_umin与F_umax分别代入公式F_umin＝σL_max×U+C与F_umax＝σL_min×U+C计算气弹簧力线性变化的斜率与修正系数；

再根据公式F_u＝σL×U+C计算常温下的气弹簧力；

其中，F_min为气弹簧力的最小值，F_dmin为低温下的气弹簧力的最小值，F_umin为常温下的气弹簧力的最小值，F_umax为常温下的气弹簧力的最大值，λ为气弹簧预设的温变衰减系数，k为气弹簧预设的弹性系数，σL为气弹簧的伸长量，σL_max为气弹簧的最大伸长量，σL_min为气弹簧的最小伸长量，U为气弹簧力线性变化的斜率，C为修正系数。

优选地，还包括根据公式F_o1＝[M_g－2(F_u－f)×cosβ×X]/S_o计算当气弹簧伸缩过程中存在摩擦力时的修正开门力，并根据公式F_c1＝[2(F_u+f)×cosβ×X－M_g]/S_c计算当气弹簧伸缩过程中存在摩擦力时的修正关门力；

其中，F_o1为修正开门力，F_c1为修正关门力，f为气弹簧在伸缩过程中所受到的预设的摩擦力。

优选地，判断所述开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度是否均满足预设条件的具体方法为：判断所述开门力极值与预设的开门力极值的差距是否位于±10％内，并判断所述关门力极值与预设的关门力极值的差距是否位于±10％内，同时判断所述开关门力平衡点的开度是否存在于后背门的开度范围内并处于预设角度范围中；如果均为是，则所述开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度均满足预设条件，如果任一判断结果为否，则不满足。

本发明所提供的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，主要包括步骤：

S1、测量气弹簧在后背门任意开度时的伸长量、气弹簧力与Y0平面的夹角β以及任意开度下气弹簧中心线与其在车门上的安装点和铰链轴线的连线在Y0平面上的投影之间的夹角θ；S2、计算后背门在任意开度下的重力力矩，根据夹角θ计算气弹簧力的力臂，并根据后背门的开度、夹角β、伸长量及重力力矩计算低温下的气弹簧力，再根据气弹簧预设的温变衰减系数计算常温下的气弹簧力；S3、根据公式F_o＝(M_g－2F_u×cosβ×X)/S_o计算开门力，并根据公式F_c＝(2F_u×cosβ×X－M_g)/S_c计算关门力，再根据所述开门力和关门力与开度的关系绘制“开关门力-开度”曲线图以获取开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度；S4、将开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度各自对应地与预设开门力极值、预设关门力极值与预设开关门力平衡点的开度进行对比，并判断是否均满足预设条件，若是，则气弹簧安装位置合理，若否，则气弹簧安装位置不合理。

在第一步中，主要内容为测量(直接测量或间接测量)在后续计算时所需要用到的各个参数，主要包括气弹簧在后背门任意开度时的伸长量，和气弹簧力与Y0平面的夹角β，以及在任意开度下气弹簧的中心轴线、气弹簧在车门上的安装点与后背门的铰链轴线的连线，该两条线在Y0平面上的投影之间的夹角θ。

在第二步中，主要内容为气弹簧力及其相关值的计算，首先可以(通过其重心位置)计算出后背门在任意开度下的重力力矩，然后再根据夹角θ可以计算出气弹簧力的力臂(此处重力力矩和力臂的计算顺序可以颠倒)，而当重力力矩计算完成后，再结合后背门的开度、夹角β和伸长量即可计算出低温下的气弹簧力。显然，低温下的气弹簧力并不具有参考价值，因此再根据气弹簧预设的温变衰减系数即可计算出常温下的气弹簧力。

在第三步中，主要内容为根据两个公式计算实际开关后背门时所需要的开门力和关门力，其中开门力的计算公式为F_o＝(M_g－2F_u×cosβ×X)/S_o，而关门力的计算公式为F_c＝(2F_u×cosβ×X－M_g)/S_c。当开启后背门时，考察后背门的力矩平衡状态，可发现其上同时具有气弹簧的合力力矩(一般后背门的左右两侧边上对称设置有两根气弹簧，因此总的支撑力为合力)、重力力矩和开门力矩，因此其平衡关系为合力力矩加开门力矩等于重力力矩，即为第一个公式；当关闭后背门时，考察后背门的力矩平衡状态，可发现关门力矩加重力力矩等于气弹簧的合力力矩，即为第二个公式。在通过该两个公式计算出任意开度下的开门力和关门力之后，获得的数据较多，所以需要进行有效数据筛选，即根据开门力和关门力与后背门的开度的关系绘制出“开关门力-开度”曲线图，如此即可顺利地在曲线图上获取开门力极值(一般为最大值)、关门力极值(一般为最大值)和开关门力为零的点的开度，该点即为理论上的平衡点。

在第四步中，主要内容为气弹簧安装位置是否合理的判断过程，即分别将所获取的开门力极值与预设开门力极值进行对比，将获取的关门力极值与预设关门力极值进行对比，同时将获取的开关门力平衡点的开度与预设开关门力平衡点的开度进行对比，然后判断三者是否均满足预设条件，如果都满足预设条件，那么可判断开门力极值、关门力极值和开关门力平衡点的开度均合格，即气弹簧的安装位置合理；如果开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度的其中之一不满足预设条件，甚至两者或三者都不满足预设条件，那么可判断气弹簧的安装位置不合理，需要重新安装。

综上所述，本发明所提供的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，能够通过采集或计算较少的数据，较方便、快捷地完成对气弹簧在后背门上的安装位置的校核，避免了现有技术中只能依托厂商通过专业的计算软件对气弹簧的安装位置进行校核的弊端。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法的流程图；

图2为后背门的开启或关闭过程示意图；

图3为气弹簧在后背门任意开度时的总长及其在Y0平面上的投影示意图；

图4为气弹簧力的力臂的计算方法示意图；

图5为后背门的重力力矩的计算方法示意图。

其中，图1—图5中：

任意开度下气弹簧的上顶点—An，任意开度下气弹簧的下顶点—B，点B在Y0平面的投影点—B′，开度为0时气弹簧上顶点在铰链轴线上的投影点—O，点O在Y0平面的投影点—O′，任意开度下气弹簧的总长线段—L_n，总长线段L_n在Y0平面的投影线段—L_n′，任意开度下铰链轴线到气弹簧的上顶点在Y0平面的投影线段—R_n，后背门预设的重心点—G，点G在Y0平面的投影—G′，任意开度下铰链轴线到后背门预设的重心点在Y0平面的投影线段—L_g，气弹簧力的力臂—X，关门力—Fc，开门力—Fo，后背门的开度—α，气弹簧力与Y0平面的夹角—β，任意开度下线段L_n′与线段R_n之间的夹角—θ_n，线段L_g与X0平面之间的夹角—γ。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法的流程图，图2为后背门的开启或关闭过程示意图。

需知，在进行测量或计算参数时，首先需要明确各部件的位置关系。由于后背门设置在汽车的尾部，而气弹簧的一端转动连接在车身上，另一端固定在后背门的底部，因此，本发明将以汽车车身为标准建立坐标系。而坐标系的建立方法有很多，以下本发明均以直角坐标系为例进行论述。根据行业内的公知常识，本发明中的直角坐标系，以汽车两前轮的轮心连线中点的竖直方向直线与车身地板平面的交点为原点，并以汽车的长度方向为X轴方向，宽度方向为Y轴方向，而高度方向为Z轴方向。因此，本发明中的Y0平面即为垂直于Y轴、并将汽车纵向均分的垂直平面，而X0平面即为垂直于X轴、并将汽车的前轮横向均分的垂直平面。当然，坐标系的建立仅为了便于计算，而坐标系的建立方式只会影响各个测量数据、计算数据间的相对坐标，并不会影响到计算结果。

在本发明所提供的一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法中，主要包括步骤S1：测量气弹簧在后背门任意开度时的伸长量、气弹簧力与Y0平面的夹角β以及任意开度下气弹簧中心线与其在车门上的安装点和铰链轴线的连线在Y0平面上的投影之间的夹角θ。

如图3所示，图3为气弹簧在后背门任意开度时的总长及其在Y0平面上的投影示意图。

首先可测量气弹簧在后背门任意开度时的伸长量。具体地，可将后背门从完全关闭状态逐渐打开至最大开度，一般后背门的最大开度为70°左右。然后在后背门的转动期间，每隔一定角度就记录一次气弹簧的上顶点的位置，比如可每隔5°、10°、15°或20°等就记录一次，具体可根据后背门的最大开度均匀分配，记录次数越多，之后计算出的开关门力值就越精确；同时将未转动状态下的上顶点位置记为A1点，第一次记录转动间隔的记录点为A2点，然后A3点…以此类推，记录到最大开度时的点为An。当将所有点都记录完成后，即可将每一个上顶点的位置分别与气弹簧的下顶点位置相连。由于气弹簧的下顶点位置始终保持不动，所以可将其记为B点，那么就将A1点、A2点…An点都分别与B点相连，如此即可获得n条线段：L₁、L₂…L_n，这些线段的长度即为气弹簧在后背门打开期间的总长。当气弹簧在任意开度下的总长测量完成后，即可继续进行对伸长量的测量，具体为线段L₁、L₂…L_n的长度分别减去气弹簧的最小长度值，即通过公式σL＝L_n－L_min计算任意开度下的气弹簧伸长量，其中，σL为气弹簧的伸长量，L_min为气弹簧的最小长度值，也即气弹簧未伸长时的总长。

之后继续测量气弹簧力与Y0平面的夹角β，具体的，可先将线段L₁、L₂…L_n分别投影到Y0平面上，获得线段L₁′、L₂′…L_n′，再测量线段L₁与L₁′之间的夹角、L₂与L₂′之间的夹角…L_n与L_n′之间的夹角为β₁、β₂…β_n。

接着测量任意开度下气弹簧中心线与其在车门上的安装点和铰链轴线的连线在Y0平面上的投影之间的夹角θ，此处的铰链即为后背门旋转时的转轴。具体地，首先可在后背门完全关闭状态下将气弹簧的上顶点投影到后背门的转轴所在直线上，以获得点O。需要说明的是，后背门的转轴基本为平行于Y轴方向的直线，而气弹簧的上顶点设置在后背门上，其下顶点的位置并非与上顶点处于同一横向位置。然后再将点O投影到Y0平面上获得点O′，该点O′其实位于后背门的转轴中心位置。之后再将测量总长时所获得的线段L₁、L₂…L_n也投影到Y0平面上，获得线段L₁′、L₂′…L_n′。由于气弹簧的下顶点是静止不动的，所以该n条线段的下端点都是同一个端点，而上端点却是分散的。此时将各条线段的上端点分别与前述点O′相连，即可获得线段R₁、R₂…R_n。这些线段其实是以后背门的转轴到气弹簧的上顶点之间的部分为旋臂进行旋转后形成的轨迹点，因此，R₁、R₂…R_n的线段长度均相等。此时，在Y0平面上记录有点O′、L_n′和R_n三种参数，如此即可测量出R_n线段的长度以及R_n与L_n′之间的夹角为θ₁、θ₂…θ_n，即气弹簧中心线与其在车门上的安装点和铰链轴线的连线在Y0平面上的投影之间的夹角。

之后进行步骤S2：计算后背门在任意开度下的重力力矩，根据夹角θ计算气弹簧力的力臂，并根据后背门的开度、夹角β、伸长量及重力力矩计算低温下的气弹簧力，再根据气弹簧预设的温变衰减系数计算常温下的气弹簧力。

如图4所示，图4为气弹簧力臂的计算方法示意图。

需要说明的是，气弹簧力的力臂计算与后背门的重力力矩计算是并列的，并无先后顺序，而本实施例以先计算气弹簧力的力臂方式进行论述。

在获取了R_n线段的长度、L_n′线段的长度以及θ_n的值后即可进行气弹簧力的力臂计算，具体可根据公式X＝R_n×sinθ_n进行计算，X为气弹簧的力臂，即为气弹簧的弹力在后背门转动过程中到其转轴(铰链轴线)的垂直距离。由于θ_n逐渐变化，因此力臂X的长度值也是逐渐变化的。

如5所示，图5为后背门的重力力矩的计算方法示意图。

接下来可以计算后背门的重力力矩，具体的，可先将后背门预设的重心点G投影到Y0平面上以获得点G′，并将点O′与点G′相连获得线段L_g。该线段L_g即为后背门的重心投影点与转轴投影点之间的直线距离，并且在后背门的旋转过程中其长度是不变的。并且由于后背门的结构并非是一块平板，其重心在关闭状态下离X0平面具有一定距离，线段L_g与X0平面也具有夹角γ，此时可测量出夹角γ的值用于计算或者直接使用预设值即无需计算。同时在后背门的旋转过程中，还同时具有一定开度，该开度记为α，此时线段L_g与X0平面的夹角逐渐增大，为α与γ之和。因此，重力的力臂即为L_g×sin(α+γ)，进而可计算出重力力矩为M_g＝L_g×sin(α+γ)×m×g。其中，α为后背门的开度，m为后背门预设的质量，而g为重力加速度。

当后背门的重力力矩计算完成后，可继续进行常温下的气弹簧力的计算过程。具体的，在后背门达到最大开度时考察其受力状态，可知此时后背门达到平衡状态，那么根据力矩平衡关系可知此时后背门的重力力矩的值与气弹簧合力的力矩值相等(由于气弹簧在后背门上左右对称设置，其合力经过水平方向的分力抵消后只剩下沿竖直方向的分力，即合力值为2F×cosβ，F为气弹簧力)。同时进一步推导可知，在后背门最大开度时的气弹簧力，应为其最小的力值，如此可通过公式X×2F_min×cosβ＝M_g计算出一个最小的气弹簧力，即F_min。同时，根据行业技术经验，一般都将该F_min作为低温下的气弹簧力的最小值，也就是说F_min＝F_dmin，其中F_dmin为低温下的气弹簧力的最小值。但是低温下的气弹簧力并没有多少参考价值，需要将其转化为常温下的气弹簧力。为此，可根据气弹簧的力值受温度影响的变化计算出常温下的气弹簧力，即通过公式F_umin＝F_dmin×λ可计算出常温下的气弹簧力的最小值(F_umin)，其中λ为气弹簧的温变衰减系数，其具体数值跟温度差相关。之后，还可以根据气弹簧本身的弹力性质计算出常温下的气弹簧力的最大值，即通过公式F_umax＝F_umin×k计算，其中k为气弹簧的弹性系数，其具体值根据型号尺寸的不同而变化。

其次，由于气弹簧力是呈线性变化的，因此应该满足公式F_u＝σL×U+C，其中σL为气弹簧在后背门任意开度时的伸长量，U为气弹簧弹力线性变化的斜率，C为修正系数。其中U和C均为未知数，因此无法直接通过该公式计算出后背门任意开度时常温下的气弹簧力。但是，在上述步骤中已经计算出了常温环境下的气弹簧力的最小值F_umin，以及常温环境下的气弹簧力的最大值F_umax，该两个值同样应该符合上述公式F_u＝σL×U+C，因此可将该两个值分别代入到公式F_umin＝σL_max×U+C与F_umax＝σL_min×U+C中，从而计算出U和C的值。最后再将U和C的值代入到公式F_u＝σL×U+C中对F_u进行反算，计算出F_u，即常温下的气弹簧力。

之后进行本发明的步骤S3：根据公式F_o＝(M_g－2F_u×cosβ×X)/S_o计算开门力，并根据公式F_c＝(2F_u×cosβ×X－M_g)/S_c计算关门力，其中F_o为开门力，F_c为关门力，S_o为预设的开门力臂，S_c为预设的关门力臂。

一般人们在开启后背门时，手会抓住把手下边缘的位置，而在关闭后背门时，手会抓住后背门最下端的位置，比较省力，为此预设的开门力臂S_o和预设的关门力臂S_c并不相同，并且S_c比S_o大。

在开启后背门时，根据后背门的力矩平衡关系可知，气弹簧的合力力矩加上人手开门力的力矩与后背门的重力力矩相等，即M₁+M_o＝M_g，其中M_o为人手开门力的力矩，展开即可获得公式F_o＝(M_g－2F_u×cosβ×X)/S_o，即为开门力的计算公式。同理，在关闭后背门时，根据后背门的力矩平衡关系可知，人手关门力的力矩与后背门的重力力矩之和与气弹簧的合力力矩相等，即M₁＝M_g+M_c，展开即可获得公式F_c＝(2F_u×cosβ×X－M_g)/S_c，即为关门力的计算公式。

至此，汽车后背门在任意开度下的开门力和关门力均已计算出，但需要对这些数据进行处理，方能具有参考价值。具体的，可在本步骤中根据开门力与关门力和后背门开度的关系绘制出“开关门力-开度”曲线图，比如以后背门的开度作为曲线图坐标轴的横轴，而以力值作为纵轴等。当开关门力与后背门开度的关系图像绘制完成后，可在曲线图上明显地观察到两条曲线，分别是开门力随后背门开度的变化曲线，以及关门力随后背门开度的变化曲线。并且根据该两条曲线即可获得各自的极值大小(开门力极值和关门力极值，并且一般指的是最大值)以及两条曲线的交点，该交点即代表了后背门在此开度下的开门力与关门力是相等的，也称平衡点。本发明中具有重要参考价值的信息即为上述开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度。

最后可进行步骤S4：

将开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度各自对应地与预设开门力极值、预设关门力极值与预设开关门力平衡点的开度进行对比，并判断是否均满足预设条件，若是，则气弹簧安装位置合理，若否，则气弹簧安装位置不合理。

其中，开门力极值与关门力极值的预设条件可为：判断开门力极值与预设开门力极值的差距是否位于±10％内，并判断关门力极值与预设关门力极值的差距是否位于±10％内，如果判断结果均为是，则开门力极值、关门力极值均满足预设条件；如果否，则不满足。而关于开关门力平衡点的开度的预设条件，其实可以分为两级判断，首先需要判断该平衡点的开度是否处在后背门的开度范围内，如果是，则进行第二层判断，如果否，则直接判断为不满足；在第二层判断中，则类似于开门力极值与关门力极值，即判断平衡点处的开度是否与预设的平衡点开度值接近(比如±5％、±8或±10)，如果是，则满足，如果否，同样判断为不满足。另外，此处所述平衡点仅为理论上开关门力会在同一个开度下为零的点，通过上述判断方法即可完成校核，但是考虑到气弹簧在伸缩时会受到摩擦力，因此其实开门力为零时的开度与关门力为零时的开度，并非为同一个点的开度，亦即上述平衡点并非真正意义上的同一个点，而是两个不同点(虽然很相近)的统称。此时需要同时判断开门力为零时的开度与预设的开度差距，以及关门力为零时的开度与预设的开度差距，是否均处于预定范围内，比如±5％等。因此，气弹簧的安装位置若为合理的，那么需要开门力极值、关门力极值、开关门力平衡点的开度的两层判断都满足预设条件，任一判断不满足，都认为气弹簧的安装位置不合理。当然，开门力极值与关门力极值的预设条件并不仅限与上述差值处于±10％的情况，其余比如±8％或±12％也都可以采用。

至此，本发明所提供的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法对气弹簧在后背门上的安装位置的校核步骤结束。并且本发明由于能够通过采集或计算较少的数据，较方便、快捷地完成对气弹簧在后背门上的安装位置的校核，避免了现有技术中只能依托厂商通过专业的计算软件对气弹簧的安装位置进行校核的弊端。

此外，考虑到气弹簧在伸缩时会遇到阻力——摩擦力，为了提高本发明校核结果的精确性，本实施例还引入了摩擦力f对上述计算出的开门力F_o与关门力F_c进行了修正。

需知，在打开后背门时，气弹簧所受到的摩擦力f的方向与气弹簧的弹力方向相反，而在关闭后背门时，气弹簧所受到的摩擦力f的方向与气弹簧的弹力方向相同。因此，可根据公式F_o1＝[M_g－2(F_u－f)×cosβ×X]/S_o计算修正开门力F_o1，同时可根据公式F_c1＝[2(F_u+f)×cosβ×X－M_g]/S_c计算修正关门力F_c1。

如此，引入摩擦力f对开门力F_o和关门力F_c进行修正，将使得计算结果更加精确，符合后背门的实际启闭情况。并且利用修正开门力F_o1和修正关门力F_c1与预设开门力和预设关门力进行对比、校核，提高了校核结果的精确性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，包括：测量气弹簧在后背门任意开度时的伸长量、气弹簧力与Y0平面的夹角β以及任意开度下气弹簧中心线与其在车门上的安装点和铰链轴线的连线在Y0平面上的投影之间的夹角θ；

计算后背门在任意开度下的重力力矩，根据所述夹角θ计算气弹簧力的力臂，并根据后背门的开度、所述夹角β、伸长量及重力力矩计算低温下的气弹簧力，再根据气弹簧预设的温变衰减系数计算常温下的气弹簧力；

根据公式F_o＝(M_g－2F_u×cosβ×X)/S_o计算开门力，并根据公式F_c＝(2F_u×cosβ×X－M_g)/S_c计算关门力，再根据所述开门力和关门力与开度的关系绘制“开关门力-开度”曲线图以获取开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度；

将所述开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度各自对应地与预设开门力极值、预设关门力极值与预设开关门力平衡点的开度进行对比，并判断是否均满足预设条件，若是，则气弹簧安装位置合理，若否，则气弹簧安装位置不合理；

其中，F_o为开门力，F_c为关门力，M_g为后背门的重力力矩，F_u为常温下的气弹簧力，X为气弹簧力的力臂，S_o为预设的开门力臂，S_c为预设的关门力臂。

2.根据权利要求1所述的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，所述伸长量的测量方法具体包括：将后背门从完全关闭状态逐渐打开至最大开度，期间每隔相同旋转角度记录一次气弹簧的上顶点的位置，并将每一个上顶点的位置分别与气弹簧的下顶点位置相连，之后测量所获得的线段L₁、L₂…L_n的长度，再将所述线段L₁、L₂…L_n的长度分别减去气弹簧的最小长度值以获得任意开度下气弹簧的伸长量；其中，n为大于或等于1的整数。

3.根据权利要求2所述的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，每隔10°记录一次气弹簧的上顶点的位置。

4.根据权利要求2所述的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，所述力臂的计算方法具体包括：在后背门完全关闭状态下将气弹簧的上顶点投影到后背门的转轴所在直线上以获得点O，再将点O投影到Y0平面上以获得点O′；

将所述线段L₁、L₂…L_n分别投影到Y0平面上以获得线段L₁′、L₂′…L_n′，并将所述线段L₁′、L₂′…L_n′的上端点分别与点O′相连以获得线段R₁、R₂…R_n，测量所述线段R₁、R₂…R_n的长度，同时分别测量出每一条线段L_n′和与其对应的线段R_n之间的夹角为θ₁、θ₂…θ_n，并根据公式X＝R_n×sinθ_n计算所述力臂；其中，n为大于或等于1的整数。

5.根据权利要求4所述的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，所述重力力矩的计算方法具体包括：将后背门预设的重心点G投影到Y0平面上以获得点G′，并将点O′与点G′相连以获得线段L_g；

测量线段L_g的长度，同时测量出线段L_g与X0平面之间的夹角为γ，并将所述线段L_g的长度值与所述γ的角度值代入公式M_g＝L_g×sin(α+γ)×m×g计算重力力矩；

其中，α为后背门的开度，m为后背门预设的质量，g为重力加速度。

6.根据权利要求5所述的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，所述常温下的气弹簧力的计算方法具体包括：

在后背门最大开度下，根据公式X×2F_min×cosβ＝M_g计算出气弹簧力的最小值，并将其作为低温下的气弹簧力的最小值；

根据公式F_umin＝F_dmin×λ计算常温下的气弹簧力的最小值，再根据公式F_umax＝F_umin×k计算常温下的气弹簧力的最大值；

将所述F_umin与F_umax分别代入公式F_umin＝σL_max×U+C与F_umax＝σL_min×U+C计算气弹簧力线性变化的斜率与修正系数；

再根据公式F_u＝σL×U+C计算常温下的气弹簧力；

其中，F_min为气弹簧力的最小值，F_dmin为低温下的气弹簧力的最小值，F_umin为常温下的气弹簧力的最小值，F_umax为常温下的气弹簧力的最大值，λ为气弹簧预设的温变衰减系数，k为气弹簧预设的弹性系数，σL为气弹簧的伸长量，σL_max为气弹簧的最大伸长量，σL_min为气弹簧的最小伸长量，U为气弹簧力线性变化的斜率，C为修正系数。

7.根据权利要求1-6任一项所述的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，还包括根据公式F_o1＝[M_g－2(F_u－f)×cosβ×X]/S_o计算当气弹簧伸缩过程中存在摩擦力时的修正开门力，并根据公式F_c1＝[2(F_u+f)×cosβ×X－M_g]/S_c计算当气弹簧伸缩过程中存在摩擦力时的修正关门力；

其中，F_o1为修正开门力，F_c1为修正关门力，f为气弹簧在伸缩过程中所受到的预设的摩擦力。

8.根据权利要求7所述的汽车后背门气弹簧开关门力校核方法，其特征在于，判断所述开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度是否均满足预设条件的具体方法为：判断所述开门力极值与预设的开门力极值的差距是否位于±10％内，并判断所述关门力极值与预设的关门力极值的差距是否位于±10％内，同时判断所述开关门力平衡点的开度是否存在于后背门的开度范围内并处于预设角度范围中；如果均为是，则所述开门力极值、关门力极值与开关门力平衡点的开度均满足预设条件，如果任一判断结果为否，则不满足。