CN108407582A - 一种汽车车门及天窗开启系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车车门及天窗开启系统，包括车体，其特征是：所述车体设置有车顶、车门、天窗，所述车体两侧中间位置有车门升降轨道，所述车体两侧后半部分设置有车门升降导向槽，所述车顶的两侧分别固定有所述车门，所述车顶的下侧固定连接电机，所述车顶下侧固定齿条轨道、铰接齿轮以及固定电机，所述电机在所述车顶靠近前侧的位置，所述电机在所述齿轮的前侧，所述齿条轨道在所述齿轮的前侧，所述齿条轨道上设置有齿条，所述电机的输出轴固定连接锥齿轮一，所述齿轮的下侧固定连接锥齿轮二。本发明提供了一种升降式的汽车车门的打开方法，提供了一种与打开车门同一套动力系统的天窗的打开方法。

Description

一种汽车车门及天窗开启系统
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体地讲，涉及一种汽车车门及天窗开启系统。
背景技术
目前的汽车车门的打开方式一般包括以下几种：平开式车门、对开式车门、 剪刀式车门、鸥翼式车门、鹰翼式车门、蝴蝶式车门、侧滑式车门、顺开式车门、 逆开式车门、水平移动式车门、上掀式车门、转动式车门、折叠式车门以及卷 帘式车门，但是还没有一种升降式车门，此为现有技术的不足之处。
目前的天窗大致分为外滑式、内藏式、内藏外翻式、全景式和窗帘式等，但 是还没有一种与打开车门应用同一套动力系统的天窗的打开方法，此为现有技 术的不足之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种汽车车门及天窗开启系统，方便车门 开启和天窗开启。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种汽车车门及天窗开启系统，包括车体，其特征是：所述车体设置有车 顶、车门、天窗，所述车门通过升降导向机构实现垂直升降，所述天窗通过顶 撑机构实现开启和闭合，所述车顶内天窗后方设置有横向动力机构，当所述横 向动力机构移向一侧带动所述车门升起，移向另一侧带动所述天窗开启。
作为本技术方案的进一步限定，所述车体设置有车顶、车门、天窗，所述 车体两侧中间位置有车门升降轨道，所述车体两侧后半部分设置有车门升降导 向槽，所述车顶的两侧分别固定有所述车门，所述车顶的下侧固定连接电机， 所述车顶下侧固定齿条轨道、铰接齿轮以及固定电机，所述电机在所述车顶靠 近前侧的位置，所述电机在所述齿轮的前侧，所述齿条轨道在所述齿轮的前侧， 所述齿条轨道上设置有齿条，所述电机的输出轴固定连接锥齿轮一，所述齿轮 的下侧固定连接锥齿轮二，所述锥齿轮一啮合所述锥齿轮二，所述齿轮啮合所 述齿条，所述车门的一侧设置在所述车门升降导向槽内，所述车门的内侧分别 设置有车门升降卡槽，所述车门的另一侧分别固定连接车门升降导向杆，所述 车门升降导向杆设置在对应的所述车门升降轨道内，所述车顶的下侧固定车门 升降动力轨道，所述车门升降动力轨道在所述齿条轨道一侧，所述车门升降动 力轨道上设置有车门升降动力连接杆，一组车门升降动力连杆连续铰接，所述 车门升降动力连接杆上铰接最上端的所述车门升降动力连杆的上端，所述车门 升降动力连杆的最下端铰接在所述车体的一侧，所述车门升降动力连接杆的下 侧一端固定连接连杆挡杆，所述车门升降动力连杆的一侧的相互铰接处设置在 所述车门升降卡槽内，所述车门升降动力连杆的另一侧铰接处在所述连杆挡杆 的一侧，相邻的所述连杆之间分别固定连接弹簧。
作为本技术方案的进一步限定，所述车顶上设置有天窗活动槽，所述车顶 的天窗活动槽内铰接所述天窗的一侧，所述天窗的上端面两侧分别固定连接天 窗固定挡板，所述车顶的下侧设置有天窗升降动力轨道，所述天窗升降动力轨 道在所述齿条轨道另一侧，所述天窗升降动力轨道上设置有天窗升降动力连接 杆，所述天窗升降动力连接杆一端铰接天窗升降动力连杆一的一端，所述天窗 升降动力连杆一的另一端铰接天窗升降动力连杆二的一端，所述天窗升降动力 连杆二的另一端铰接在天窗挡块连接杆的侧面，所述天窗挡块连接杆的端部固 定连接天窗挡块，所述天窗升降动力连杆一和天窗升降动力连杆二的铰接处在 所述天窗挡块的上方，所述天窗挡块连接杆通过长弹簧固定连接所述天窗升降动力连接杆。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：打开车门时，通过控制电 路启动电机，电机输出轴转动带动锥齿轮一转动，锥齿轮一转动带动锥齿轮二 转动，带动齿轮转动，齿轮转动使与其啮合的齿条沿齿条轨道滑动，当齿条接 触车门升降动力连接杆时，齿条滑动推动车门升降动力连接杆沿车门升降动力 轨道滑动，使车门升降动力连杆在车门升降卡槽内向上滑动，弹簧拉伸形变， 带动车门升降导向杆在车门升降轨道内向上滑动，车门在车门升降导向槽内向 上滑动，使车门向上打开，关闭车门时，通过控制电路启动电机，电机输出轴 反转带动锥齿轮一反向转动，锥齿轮一转动带动锥齿轮二转动，带动齿轮转动， 齿轮转动使与其啮合的齿条沿齿条轨道反向滑动，当齿条接触车门升降动力连 接杆时，齿条滑动推动车门升降动力连接杆沿车门升降动力轨道滑动，使车门 升降动力连杆在车门升降卡槽内向下滑动，弹簧回位，带动车门升降导向杆在 车门升降轨道内向下滑动，车门在车门升降导向槽内向下滑动，使车门关闭， 打开天窗时，通过控制电路启动电机反向转动，电机输出轴转动带动锥齿轮一 转动，锥齿轮一转动带动锥齿轮二转动，带动齿轮转动，齿轮转动使与其啮合 的齿条沿齿条轨道滑动，当齿条接触天窗升降动力连接杆时，齿条滑动推动天 窗升降动力连接杆沿天窗升降动力轨道滑动，长弹簧压缩形变，带动天窗升降 动力连杆一摆动，带动天窗升降动力连杆二摆动，天窗升降动力连杆一和天窗升降动力连杆二的铰接处上移，向上顶开天窗，关闭天窗时，控制电路启动电 机再次反转，电机输出轴转动带动锥齿轮反向转动，带动齿条反向滑动，不再 推动天窗升降动力连接杆，长弹簧回位，使天窗升降动力连接杆沿天窗升降动 力轨道反向滑动，使天窗升降动力连杆一和天窗升降动力连杆二摆动，恢复到 天窗升降动力连杆一和天窗升降动力连杆二自然搭垂在天窗挡块上方，天窗固 定挡板使天窗不能继续向下摆动，使天窗保持水平。本发明提供了一种升降式 的汽车车门的打开方法，提供了一种与打开车门同一套动力系统的天窗的打开 方法。
附图说明
图1为本发明的车门升起时的立体结构示意图。
图2为本发明非工作状态的仰视图。
图3为本发明的图2中I处的局部放大图。
图4为本发明的非工作状态的立体图。
图5为本发明的图4中Ⅱ处的局部放大图。
图6为本发明的非工作状态自外侧观看的立体结构示意图。
图7为本发明的天窗打开时的立体结构示意图。
图8为本发明的图7中III处的局部放大图。
图9为本发明的天窗打开时的齿条和齿轮部分的仰视图。
图10为本发明的天窗打开时的立体结构示意图一。
图11为本发明的天窗打开时的立体结构示意图二。
图12为本发明的齿条接触天窗升降动力连接杆时的仰视图。
图13为本发明的车门升起过程中的立体结构示意图。
图14为本发明的图13中Ⅳ处的局部放大图。
图15为本发明的图13中Ⅴ处的局部放大图。
图16为本发明的车门升起时连杆的立体结构示意图一。
图17为本发明的图16中VI处的局部放大图。
图18为本发明的车门升起时连杆的立体结构示意图二。
图19为本发明的图18中Ⅶ处的局部放大图。
图20为本发明的电路图。
图21为本发明的电源模块的电路图。
图22为本发明的电机驱动的电路图。
图23为本发明的MCU模块的电路图。
图24为本发明的位置检测模块的电路图。
图25为本发明的按键模块的电路图。
图中：1、车顶，2、天窗，3、天窗固定挡板，4、车门升降导向杆，5、车 体，6、车门升降轨道，7、车门，8、车门升降导向槽，9、天窗升降动力连接 杆，10、天窗升降动力连杆一，11、天窗挡块，12、天窗升降动力连杆二，13、 天窗挡块连接杆，14、长弹簧，15、天窗升降动力轨道，16、齿条轨道，17、 齿条，18、车门升降动力轨道，19、车门升降动力连接杆，20、锥齿轮二，21、 锥齿轮一，22、电机，23、齿轮，24、车门升降动力连杆，24a、车门升降卡槽，25、连杆挡杆，26、弹簧。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解 本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-图25所示，本发明包括车体5，所述车体5设置有车顶1、车门7、 天窗2，所述车体5两侧中间位置有车门升降轨道6，所述车体两侧后半部分设 置有车门升降导向槽8，所述车顶1的两侧分别固定有所述车门7，所述车顶1 的下侧固定连接电机22，所述车顶1下侧固定齿条轨道16、铰接齿轮23以及 固定电机22，所述电机22在所述车顶1靠近前侧的位置，所述电机22在所述 齿轮23的前侧，所述齿条轨道16在所述齿轮23的前侧，所述齿条轨道16上 设置有齿条17，所述电机22的输出轴固定连接锥齿轮一21，所述齿轮23的下 侧固定连接锥齿轮二20，所述锥齿轮一21啮合所述锥齿轮二20，所述齿轮23 啮合所述齿条17，所述车门7的一侧设置在所述车门升降导向槽8内，所述车 门7的内侧分别设置有车门升降卡槽24a，所述车门7的另一侧分别固定连接车 门升降导向杆4，所述车门升降导向杆4设置在对应的所述车门升降轨道6内， 所述车顶1的下侧固定车门升降动力轨道18，所述车门升降动力轨道18在所述 齿条轨道16一侧，所述车门升降动力轨道18上设置有车门升降动力连接杆19， 一组车门升降动力连杆24连续铰接，所述车门升降动力连接杆19上铰接最上端的所述车门升降动力连杆24的上端，所述车门升降动力连杆24的最下端铰 接在所述车体5的一侧，所述车门升降动力连接杆19的下侧一端固定连接连杆 挡杆25，所述车门升降动力连杆24的一侧的相互铰接处设置在所述车门升降卡 槽24a内，所述车门升降动力连杆24的另一侧铰接处在所述连杆挡杆25的一 侧，相邻的所述连杆24之间分别固定连接弹簧26。
所述车顶1上设置有天窗活动槽，所述车顶1的天窗活动槽内铰接所述天 窗2的一侧，所述天窗2的上端面两侧分别固定连接天窗固定挡板3，所述车顶 1的下侧设置有天窗升降动力轨道15，所述天窗升降动力轨道15在所述齿条轨 道16另一侧，所述天窗升降动力轨道15上设置有天窗升降动力连接杆9，所述 天窗升降动力连接杆9一端铰接天窗升降动力连杆一10的一端，所述天窗升降 动力连杆一10的另一端铰接天窗升降动力连杆二12的一端，所述天窗升降动 力连杆二12的另一端铰接在天窗挡块连接杆13的侧面，所述天窗挡块连接杆 13的端部固定连接天窗挡块11，所述天窗升降动力连杆一10和天窗升降动力 连杆二12的铰接处在所述天窗挡块11的上方，所述天窗挡块连接杆13通过长 弹簧14固定连接所述天窗升降动力连接杆9。
附图里只画出一侧车门，另一侧车门与之完全对称，为了便于看到内部结 构隐藏。
说明：1、电源模块：VCCB为汽车提供的电源，转化为5V和3.3V，5V用 于电机部分的继电器J1-J4，3.3V用于MCU主控芯片。
2、按键模块：K1控制电机正转，K2控制电机反转。
3、位置模块：K3检测电机正转极限位置，K4检测点击反转极限位置。
4、电机模块：通过J1-J4四个继电器控制电机正转和反转。
5、P1为输入电源接线端子，P3为电机接线端子。
6、电机选型5D120GNRV40，可选12V或24V，尺寸小、扭矩大、可选择多 种输出转速。
本发明的工作流程为：通过控制所述横向动力机构移向车门侧带动所述车 门升起，通过控制所述横向动力机构移回位或移向另一侧带动所述车门下落， 通过控制所述横向动力机构移移向另一侧带动所述天窗开启，通过控制所述横 向动力机构移回位或移向车门侧带动所述天窗关闭。
详细地说，打开车门7时，通过控制电路启动电机22，电机输出轴转动带 动锥齿轮一21转动，锥齿轮一21转动带动锥齿轮二20转动，带动齿轮23转 动，齿轮23转动使与其啮合的齿条17沿齿条轨道16滑动，当齿条17接触车 门升降动力连接杆19时，齿条17滑动推动车门升降动力连接杆19沿车门升降 动力轨道18滑动，使车门升降动力连杆24在车门升降卡槽24a内向上滑动， 弹簧26拉伸形变，带动车门升降导向杆4在车门升降轨道6内向上滑动，车门 7在车门升降导向槽8内向上滑动，使车门7向上打开，关闭车门7时，通过控 制电路启动电机22，电机输出轴反转带动锥齿轮一21反向转动，锥齿轮一21 转动带动锥齿轮二20转动，带动齿轮23转动，齿轮23转动使与其啮合的齿条 17沿齿条轨道16反向滑动，当齿条17接触车门升降动力连接杆19时，齿条 17滑动推动车门升降动力连接杆19沿车门升降动力轨道18滑动，使车门升降 动力连杆24在车门升降卡槽24a内向下滑动，弹簧26回位，带动车门升降导 向杆4在车门升降轨道6内向下滑动，车门7在车门升降导向槽8内向下滑动，使车门7关闭，打开天窗2时，通过控制电路启动电机22反向转动，电机输出 轴转动带动锥齿轮一21转动，锥齿轮一21转动带动锥齿轮二20转动，带动齿 轮23转动，齿轮23转动使与其啮合的齿条17沿齿条轨道16滑动，当齿条17 接触天窗升降动力连接杆9时，齿条17滑动推动天窗升降动力连接杆9沿天窗 升降动力轨道15滑动，长弹簧14压缩形变，带动天窗升降动力连杆一9摆动， 带动天窗升降动力连杆二12摆动，天窗升降动力连杆一9和天窗升降动力连杆 二12的铰接处上移，向上顶开天窗2，关闭天窗2时，控制电路启动电机22 再次反转，电机输出轴转动带动锥齿轮反向转动，带动齿条17反向滑动，不再 推动天窗升降动力连接杆9，长弹簧14回位，使天窗升降动力连接杆9沿天窗 升降动力轨道15反向滑动，使天窗升降动力连杆一9和天窗升降动力连杆二12 摆动，恢复到天窗升降动力连杆一9和天窗升降动力连杆二12自然搭垂在天窗 挡块11上方，天窗固定挡板3使天窗2不能继续向下摆动，使天窗2保持水 平。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明并非局限于此， 任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种汽车车门及天窗开启系统，包括车体(5)，其特征是：所述车体(5)设置有车顶(1)、车门(7)、天窗(2)，所述车门(7)通过升降导向机构实现垂直升降，所述天窗(2)通过顶撑机构实现开启和闭合，所述车顶(1)内天窗(2)后方设置有横向动力机构，当所述横向动力机构移向一侧带动所述车门(7)升起，移向另一侧带动所述天窗(2)开启。
2.根据权利要求1所述的汽车车门及天窗开启系统，其特征是：所述车体(5)两侧中间位置有车门升降轨道(6)，所述车体两侧后半部分设置有车门升降导向槽(8)，所述车顶(1)的两侧分别固定有所述车门(7)，所述车顶(1)的下侧固定连接电机(22)，所述车顶(1)下侧固定齿条轨道(16)、铰接齿轮(23)以及固定电机(22)，所述电机(22)在所述车顶(1)靠近前侧的位置，所述电机(22)在所述齿轮(23)的前侧，所述齿条轨道(16)在所述齿轮(23)的前侧，所述齿条轨道(16)上设置有齿条(17)，所述电机(22)的输出轴固定连接锥齿轮一(21)，所述齿轮(18)的下侧固定连接锥齿轮二(20)，所述锥齿轮一(21)啮合所述锥齿轮二(20)，所述齿轮(23)啮合所述齿条(17)，所述车门(7)的一侧设置在所述车门升降导向槽(8)内，所述车门(7)的内侧分别设置有车门升降卡槽(24a)，所述车门(7)的另一侧分别固定连接车门升降导向杆(4)，所述车门升降导向杆(4)设置在对应的所述车门升降轨道(6)内，所述车顶(1)的下侧固定车门升降动力轨道(18)，所述车门升降动力轨道(18)在所述齿条轨道(16)一侧，所述车门升降动力轨道(18)上设置有车门升降动力连接杆(19)，一组车门升降动力连杆(24)连续铰接，所述车门升降动力连接杆(19)上铰接最上端的所述车门升降动力连杆(24)的上端，所述车门升降动力连杆(24)的最下端铰接在所述车体(5)的一侧，所述车门升降动力连接杆(19)的下侧一端固定连接连杆挡杆(25)，所述车门升降动力连杆(24)的一侧的相互铰接处设置在所述车门升降卡槽(24a)内，所述车门升降动力连杆(24)的另一侧铰接处在所述连杆挡杆(25)的一侧，相邻的所述连杆(24)之间分别固定连接弹簧(26)。
3.根据权利要求1所述的汽车车门及天窗开启系统，其特征是：所述车顶(1)上设置有天窗活动槽，所述车顶(1)的天窗活动槽内铰接所述天窗(2)的一侧，所述天窗(2)的上端面两侧分别固定连接天窗固定挡板(3)，所述车顶(1)的下侧设置有天窗升降动力轨道(15)，所述天窗升降动力轨道(15)在所述齿条轨道(16)另一侧，所述天窗升降动力轨道(15)上设置有天窗升降动力连接杆(9)，所述天窗升降动力连接杆(9)一端铰接天窗升降动力连杆一(10)的一端，所述天窗升降动力连杆一(10)的另一端铰接天窗升降动力连杆二(12)的一端，所述天窗升降动力连杆二(12)的另一端铰接在天窗挡块连接杆(13)的侧面，所述天窗挡块连接杆(13)的端部固定连接天窗挡块(12)，所述天窗升降动力连杆一(11)和天窗升降动力连杆二(12)的铰接处在所述天窗挡块(11)的上方，所述天窗挡块连接杆(13)通过长弹簧(14)固定连接所述天窗升降动力连接杆(9)。
4.一种汽车车门及天窗开启方法，其特征是：车体上设置有车顶、车门、天窗，所述车门通过升降导向机构实现垂直升降，所述天窗通过顶撑机构实现开启和闭合，所述车顶内天窗后方设置有横向动力机构，使用时：
(1)通过控制所述横向动力机构移向车门侧带动所述车门升起，
(2)通过控制所述横向动力机构移回位或移向另一侧带动所述车门下落，
(3)通过控制所述横向动力机构移移向另一侧带动所述天窗开启，
(4)通过控制所述横向动力机构移回位或移向车门侧带动所述天窗关闭。
5.根据权利要求4所述的汽车车门及天窗开启方法，其特征是：
(1)打开车门时，通过控制电路启动电机，电机输出轴转动带动锥齿轮一转动，锥齿轮一转动带动锥齿轮二转动，带动齿轮转动，齿轮转动使与其啮合的齿条沿齿条轨道滑动，当齿条接触车门升降动力连接杆时，齿条滑动推动车门升降动力连接杆沿车门升降动力轨道滑动，使车门升降动力连杆在车门升降卡槽内向上滑动，弹簧拉伸形变，带动车门升降导向杆在车门升降轨道内向上滑动，车门在车门升降导向槽内向上滑动，使车门向上打开；
(2)关闭车门时，通过控制电路启动电机，电机输出轴反转带动锥齿轮一反向转动，锥齿轮一转动带动锥齿轮二转动，带动齿轮转动，齿轮转动使与其啮合的齿条沿齿条轨道反向滑动，当齿条接触车门升降动力连接杆时，齿条滑动推动车门升降动力连接杆沿车门升降动力轨道滑动，使车门升降动力连杆在车门升降卡槽内向下滑动，弹簧回位，带动车门升降导向杆在车门升降轨道内向下滑动，车门在车门升降导向槽内向下滑动，使车门关闭；
(3)打开天窗时，通过控制电路启动电机反向转动，电机输出轴转动带动锥齿轮一转动，锥齿轮一转动带动锥齿轮二转动，带动齿轮转动，齿轮转动使与其啮合的齿条沿齿条轨道滑动，当齿条接触天窗升降动力连接杆时，齿条滑动推动天窗升降动力连接杆沿天窗升降动力轨道滑动，长弹簧压缩形变，带动天窗升降动力连杆一摆动，带动天窗升降动力连杆二摆动，天窗升降动力连杆一和天窗升降动力连杆二的铰接处上移，向上顶开天窗；
(4)关闭天窗时，控制电路启动电机再次反转，电机输出轴转动带动锥齿轮反向转动，带动齿条反向滑动，不再推动天窗升降动力连接杆，长弹簧回位，使天窗升降动力连接杆沿天窗升降动力轨道反向滑动，使天窗升降动力连杆一和天窗升降动力连杆二摆动，恢复到天窗升降动力连杆一和天窗升降动力连杆二自然搭垂在天窗挡块上方，天窗固定挡板使天窗不能继续向下摆动，使天窗保持水平。
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