CN113565377A - 一种电动车门限位器 - Google Patents

Abstract

一种电动车门限位器，包括机体外壳，所述机体外壳内设置有电机、齿轮传动机构、丝杆传动机构以及驱动臂，所述电机固定设置在所述机体外壳内部，所述丝杆机构包括丝杆以及丝杆螺母，所述丝杆可转动地设置在所述机体外壳内部，所述丝杆螺母套设在所述丝杆上，所述驱动臂的末端与所述丝杆螺母固定连接，所述丝杆与所述电机平行设置，同时所述电机的作用端通过齿轮传动机构与所述丝杆连接；本方案设计的一种电动车门限位器，采用梯形丝杆传动方案，实现旋转运动转化成直线运动，丝杆螺母的直线运动带动驱动臂运动，电机与梯形丝杆螺母平行布置，结构更加紧凑，有利于空间的充分利用。

Description

一种电动车门限位器

技术领域

本发明属于汽车部件设计技术领域，具体涉及一种电动车门限位器。

背景技术

汽车是当前人们生活当中常用的交通工具，对现代社会的发展起到着无可替代的作用。放眼21世纪的今天，随着汽车电动化、智能化、网联化、共享化正从“概念”走向应用落地，人们对汽车的需求，不再仅限于出行工具，而是承载了导航、消费、娱乐、交互等出行相关各个方面的需求，成为生活中的又一个“智能中心”。

随之而来的是人们对汽车的便捷性和舒适性的更高要求，在汽车车门领域，各种思奇妙想也如雨后春笋一般，蓬勃发展，比如剪刀门、鹰翼门、侧滑门等，然而，传统车门的限位器一般结构设计较为单一，开关门需要手动，长期使用，内部结构损坏会产生异响，从而进一步影响用户的使用体验，无法满足现阶段汽车产品电动化、高质量化等要求。

因此，有必要设计一种电动车门限位器来解决上述技术问题。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种电动车门限位器。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种电动车门限位器，包括机体外壳，所述机体外壳内设置有电机、齿轮传动机构、丝杆传动机构以及驱动臂，所述电机固定设置在所述机体外壳内部，所述丝杆传动机构包括丝杆以及丝杆螺母，所述丝杆可转动地设置在所述机体外壳内部，所述丝杆螺母套设在所述丝杆上，所述驱动臂的末端与所述丝杆螺母固定连接，所述丝杆与所述电机平行设置，同时所述电机的作用端通过齿轮传动机构与所述丝杆连接。

优选的，所述齿轮传动机构包括一级齿轮、二级齿轮以及三级齿轮，所述一级齿轮套设在所述电机的输出轴上，所述三级齿轮套设在所述丝杆的端部，所述二级齿轮位于所述一级齿轮和三级齿轮之间，同时所述一级齿轮与所述二级齿轮啮合，所述二级齿轮与所述三级齿轮啮合。

优选的，所述机体外壳内底部开设有导向槽，所述丝杆螺母的底部设置有与所述导向槽形状相对应的导向块，导向块可移动地设置在所述导向槽内。

优选的，所述导向槽的槽底部还开设有与所述导向槽长度相同的油槽。

优选的，所述机体外壳内设置有两个左右对称的轴承，两个轴承分别设置在所述丝杆的左右两端，同时靠近所述驱动臂头部作用端的轴承外壳套设有柔性橡胶环。

优选的，所述驱动臂头部作用端处设置有定位固定块，所述驱动臂头部作用端穿过所述定位固定块设置。

优选的，所述丝杆螺母的头端设置有弹性缓冲块。

优选的，所述电机具体为有刷直流电机。

优选的，所述电机的作用端设置有阻尼器，所述阻尼器套设在所述电机的输出轴上。

针对上述方案的结构特征，解释如下：

本方案设计的一种电动车门限位器，采用梯形丝杆传动方案，电机与梯形丝杆螺母平行布置，通过齿轮箱传动，实现旋转运动转化成直线运动，丝杆螺母的直线运动带动驱动臂运动。

电机的输出轴与丝杆平行放置，电机输出轴的端部通过螺栓与齿轮箱进行耦合装配，齿轮箱内有一级齿轮、 二级齿轮以及三级齿轮，电机产生的旋转扭力通过齿轮箱进一步放大，经过一级齿轮、二级齿轮、三级齿轮的逐级传递，带动丝杆进行旋转，此时，丝杆螺母在丝杆的驱动下，将旋转的扭矩转换成沿着丝杆轴向运动的的线性驱动力，与此同时，驱动臂通过驱动臂螺栓固定在丝杆螺母上，从而驱动臂可以沿着丝杆轴向进行往复运动。

手动模式下快速关闭车门，驱动臂受到来自外部强大的冲击力，这部分冲击力如果无法快速的被消耗掉，就会使得丝杆发生范性形变，多次受到冲击后，甚至发生不可逆转的塑性形变或其他零件损毁，严重时，可能会导致电动限位器功能丧失，因此，本方案中的导向槽设计是一种非常有效的解决方案，通过仿形的导向块在导向槽内直线往复运动，保证丝杆不发生变形，进而顺利地将冲击力转换成驱动电机、齿轮箱、一级齿轮、二级齿轮、三级齿轮等零件旋转的所需的能量。

在丝杆螺母下端的导向块沿着导向槽运行往复直线运动时，反复的摩擦会产生“吱吱嘎嘎”的异响噪音，必须在摩擦面进行润滑，然而单纯的涂抹一层油脂，在丝杆螺母往复运行期间，润滑油脂很快就会挤压出摩擦面，从而造成润滑失效，所以在导向槽的槽底面上再开设一条或多条沿着导向槽相同走向的油槽，当丝杆螺母的导向块往复运动时，油脂会嵌入到油槽中，重复给摩擦面进行润滑，大大减少零件间的磨损及降低异响发生的概率。

丝杆被固定在两个轴承之间，因零件的加工制造受多种因素影响，其多个零件的累计误差，可能会导致丝杆与集体外壳的轴心的平行度发生偏离，进而在丝杆螺母进行往复运动的过程中，产生异常阻力或摩擦异响，为此，将丝杆的一端的轴承设计成悬浮状态，即在轴承的外圈包裹柔性橡胶环，当因内部零件精度产生的累计误差影响丝杆螺母平顺运行时，其柔性橡胶环提供的360°浮动区间，有效降低电动运行时的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）值。

由于驱动臂的长度较长，在运动时可能会出现弯折或者晃动的情况，所以在驱动臂的头端设置定位块，保证驱动臂移动时的平缓性。

在丝杆螺母往复运行的过程中，且车门达到最大开度时，其丝杆螺母会与轴承座发生碰撞，如果冲击力过大，可能会导致丝杆螺母内部的螺纹产生损伤，因此，在丝杆螺母的端面设计一个柔性的橡胶缓冲块，当发生碰撞时，可以有效吸收冲击功，减少对其它零件的损伤，同时，缓冲块的设计刚好取代普通车门限位器的车门保护作用。

电机选用有刷直流电机，其末端配备的霍尔传感器，可以将电机的旋转速度转成数字信号，传递给车门控制器，其车门控制器通过算法识别出驱动臂的伸缩运行速度和方向，进一步实现对车门的关闭角速度及开关门方向的控制与检测。

在电机的输出轴上设置阻尼器，该机构利用摩擦片原理，通过调节摩擦片受到的正向压力的大小，实现旋转阻尼力的无极调控，阻尼器为常规结构，为电动限位器提供定量的阻尼力值，确保车门在平坡，±20%上下坡，±10%侧倾工况下，均能够实现车门无极的开度控制。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点如下：

实现车门电动开启和关闭，带来舒适便捷的用户体验；与传统车门限位器可互换，即意味着同一造型的车门，可以兼容传统车门限位器和电动限位器，车门开发成本低，适合规模化普及；带有电动助力便捷的手动开启和关闭；轻柔的开关门阻尼力提高用户的使用体验。

附图说明

图1为限位器外观结构示意图。

图2为限位器内部结构示意图。

图3为机体外壳结构剖视图。

图4为电动侧开门机构空间布置立体图。

以上附图中，机体外壳1、电机2、驱动臂3、丝杆4、丝杆螺母5、一级齿轮6、二级齿轮7、三级齿轮8、导向槽9、导向块10、油槽11、轴承12、柔性橡胶环13、定位固定块14、弹性缓冲块15、阻尼器16、车门17、车门铰链18、电动限位器19、车身20。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1~图3。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1 ~图3所示，一种电动车门限位器，包括机体外壳1，所述机体外壳1内设置有电机2、齿轮传动机构、丝杆传动机构以及驱动臂3，所述电机2固定设置在所述机体外壳1内部，所述丝杆传动机构包括丝杆4以及丝杆螺母5，所述丝杆4可转动地设置在所述机体外壳1内部，所述丝杆螺母5套设在所述丝杆4上，所述驱动臂3的末端与所述丝杆螺母5固定连接，所述丝杆4与所述电机2平行设置，同时所述电机2的作用端通过齿轮传动机构与所述丝杆4连接；车门铰链18将车门与车身20进行连接，并且可以围绕铰链的轴心进行旋转。电动限位器19通过螺栓固定在车门17上，其安装方法与常规车门限位器安装方式相同，其安装固定方法属于成熟技术，此处不做进一步解释，此时车门铰链18、电动限位器19、车身20在三维空间上形成一个力学三角形，当电动限位器19中的驱动臂3进行往复直线运行的过程中，带动车门饶铰链轴心进行旋转运动，实现车门电动开闭功能；车门限位器采用梯形丝杆传动方案，电机2与梯形丝杆螺母5平行布置，通过齿轮箱传动，实现旋转运动转化成直线运动，丝杆螺母5的直线运动带动驱动臂3运动。

优选的实施方式如下：

所述齿轮传动机构包括一级齿轮6、二级齿轮7以及三级齿轮8，所述一级齿轮6套设在所述电机2的输出轴上，所述三级齿轮8套设在所述丝杆4的端部，所述二级齿轮7位于所述一级齿轮6和三级齿轮8之间，同时所述一级齿轮6与所述二级齿轮7啮合，所述二级齿轮7与所述三级齿轮8啮合；电机2的输出轴与丝杆4平行放置，电机2输出轴的端部通过螺栓与齿轮箱进行耦合装配，齿轮箱内有一级齿轮6、 二级齿轮7以及三级齿轮8，电机2产生的旋转扭力通过齿轮箱进一步放大，经过一级齿轮6、二级齿轮7、三级齿轮8的逐级传递，带动丝杆4进行旋转，此时，丝杆螺母5在丝杆4的驱动下，将旋转的扭矩转换成沿着丝杆4轴向运动的的线性驱动力，与此同时，驱动臂3通过驱动臂3螺栓固定在丝杆螺母5上，从而驱动臂3可以沿着丝杆4轴向进行往复运动。

所述机体外壳1内底部开设有导向槽9，所述丝杆螺母5的底部设置有与所述导向槽9形状相对应的导向块10，导向块10可移动地设置在所述导向槽9内；手动模式下快速关闭车门，驱动臂3受到来自外部强大的冲击力，这部分冲击力如果无法快速的被消耗掉，就会使得丝杆4发生范性形变，多次受到冲击后，甚至发生不可逆转的塑性形变或其他零件损毁，严重时，可能会导致电动限位器19功能丧失，因此，本方案中的导向槽9设计是一种非常有效的解决方案，通过仿形的导向块10在导向槽9内直线往复运动，保证丝杆4不发生变形，进而顺利地将冲击力转换成驱动电机2、齿轮箱、一级齿轮6、二级齿轮7、三级齿轮8等零件旋转的所需的能量。

所述导向槽9的槽底部还开设有与所述导向槽9长度相同的油槽11；在丝杆螺母5下端的导向块10沿着导向槽9运行往复直线运动时，反复的摩擦会产生“吱吱嘎嘎”的异响噪音，必须在摩擦面进行润滑，然而单纯的涂抹一层油脂，在丝杆螺母5往复运行期间，润滑油脂很快就会挤压出摩擦面，从而造成润滑失效，所以在导向槽9的槽底面上再开设一条或多条沿着导向槽9相同走向的油槽11，当丝杆螺母5的导向块10往复运动时，油脂会嵌入到油槽11中，重复给摩擦面进行润滑，大大减少零件间的磨损及降低异响发生的概率。

所述机体外壳1内设置有两个左右对称的轴承12，两个轴承12分别设置在所述丝杆4的左右两端，同时靠近所述驱动臂3头部作用端的轴承12外壳套设有柔性橡胶环13；丝杆4被固定在两个轴承12之间，因零件的加工制造受多种因素影响，其多个零件的累计误差，可能会导致丝杆4与集体外壳的轴心的平行度发生偏离，进而在丝杆螺母5进行往复运动的过程中，产生异常阻力或摩擦异响，为此，将丝杆4的一端的轴承12设计成悬浮状态，即在轴承12的外圈包裹柔性橡胶环13，当因内部零件精度产生的累计误差影响丝杆螺母5平顺运行时，其柔性橡胶环13提供的360°浮动区间，有效降低电动运行时的NVH（噪声、振动与声振粗糙度）值。

所述驱动臂3头部作用端处设置有定位固定块14，所述驱动臂3头部作用端穿过所述定位固定块14设置；由于驱动臂3的长度较长，在运动时可能会出现弯折或者晃动的情况，所以在驱动臂3的头端设置定位块，保证驱动臂3移动时的平缓性。

所述丝杆螺母5的头端设置有弹性缓冲块15；在丝杆螺母5往复运行的过程中，且车门达到最大开度时，其丝杆螺母5会与轴承12座发生碰撞，如果冲击力过大，可能会导致丝杆螺母5内部的螺纹产生损伤，因此，在丝杆螺母5的端面设计一个柔性的橡胶缓冲块，当发生碰撞时，可以有效吸收冲击功，减少对其它零件的损伤，同时，缓冲块的设计刚好取代普通车门限位器的车门保护作用。

所述电机2具体为有刷直流电机2；电机2选用刷直流电机2，其末端配备的霍尔传感器，可以将电机2的旋转速度转成数字信号，传递给车门控制器，其车门控制器通过算法识别出驱动臂3的伸缩运行速度和方向，进一步实现对车门的关闭角速度及开关门方向的控制与检测。

所述电机2的作用端设置有阻尼器16，所述阻尼器16套设在所述电机2的输出轴上；在电机2的输出轴上设置阻尼器16，该机构利用摩擦片原理，通过调节摩擦片受到的正向压力的大小，实现旋转阻尼力的无极调控，阻尼器16为常规结构，为电动限位器19提供定量的阻尼力值，确保车门在平坡，±20%上下坡，±10%侧倾工况下，均能够实现车门无极的开度控制。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种电动车门限位器，其特征在于：包括机体外壳，所述机体外壳内设置有电机、齿轮传动机构、丝杆传动机构以及驱动臂，所述电机固定设置在所述机体外壳内部，所述丝杆机构包括丝杆以及丝杆螺母，所述丝杆可转动地设置在所述机体外壳内部，所述丝杆螺母套设在所述丝杆上，所述驱动臂的末端与所述丝杆螺母固定连接，所述丝杆与所述电机平行设置，同时所述电机的作用端通过齿轮传动机构与所述丝杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述齿轮传动机构包括一级齿轮、二级齿轮以及三级齿轮，所述一级齿轮套设在所述电机的输出轴上，所述三级齿轮套设在所述丝杆的端部，所述二级齿轮位于所述一级齿轮和三级齿轮之间，同时所述一级齿轮与所述二级齿轮啮合，所述二级齿轮与所述三级齿轮啮合。

3.根据权利要求1所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述机体外壳内底部开设有导向槽，所述丝杆螺母的底部设置有与所述导向槽形状相对应的导向块，导向块可移动地设置在所述导向槽内。

4.根据权利要求3所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述导向槽的槽底部还开设有与所述导向槽长度相同的油槽。

5.根据权利要求1所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述机体外壳内设置有两个左右对称的轴承，两个轴承分别设置在所述丝杆的左右两端，同时靠近所述驱动臂头部作用端的轴承外壳套设有柔性橡胶环。

6.根据权利要求5所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述驱动臂头部作用端处设置有定位固定块，所述驱动臂头部作用端穿过所述定位固定块设置。

7.根据权利要求1所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述丝杆螺母的头端设置有弹性缓冲块。

8.根据权利要求1所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述电机具体为有刷直流电机。

9.根据权利要求2所述的一种电动车门限位器，其特征在于：所述电机的作用端设置有阻尼器，所述阻尼器套设在所述电机的输出轴上。

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