[发明专利]汽车电动后背门开闭机构的内部结构优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种汽车电动后背门开闭机构的内部结构优化设计方法。

背景技术

目前，汽车后背门大多使用固定在车辆顶端的转动副结构实现车门的旋转开闭，电动后背门开闭机构则是双侧安装一种电机弹簧结构：一端与车身联接，另一端与车门联接，通过驱动电机的转动实现车门的开闭。该结构虽然简单可行，但现有市场的车型面临一系列问题，例如：1、电机总成使用效率过高，该种情况的存在使得电动后背门开闭机构内部电机的使用寿命短，使得大多数汽车厂家采用功率更大的电机来满足顾客的使用寿命要求，大功率电机的使用导致电机外径增加，从而使得电动后背门开闭机构整体外径变大，然而汽车车厂的整车型外观形状非常有限无法实现外观的调整；2、手动操作力过大，使得顾客在手动开启和关闭车门时困难，甚至对老人，少年等无法实现手动开启或关闭，当在一些危机时刻，汽车车门的开闭决定着生命和财物的安全，所以合理的手动操作力将是汽车市场竞争的核心。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种汽车电动后背门开闭机构的内部结构优化设计方法，该方法使得电机总成使用效率最优，电机的使用寿命长，且手动操作力合理。

本发明通过调整电动后背门开闭机构内部间隙s，从而调整机构内部摩擦力，再通过实验验证和测试数据处理来验证和优化电动后背门开闭机构内部间隙s，从而实现电动后背门开闭机构在执行电动操作时，电机总成使用效率η≤η0(电机安全效率)；电动后背门开闭机构在执行手动操作时，手动操作力Fh合理(手动操作力Fh≤100N))，以上两种状态的满足则电动后背门开闭机构内部间隙s调整完成。电动后背门开闭机构内部间隙s为外筒与内筒之间的滑动摩擦间隙。

本发明的技术方案是：一种汽车电动后背门开闭机构的内部结构优化设计方法，包括如下步骤：

1)将汽车电动后背门开闭机构安装在试验用汽车后背门上，使其汽车后背门能够通过电动后背门开闭机构实现车门的全开和全闭功能，电动操作后背门开闭，在电动后背门开闭机构执行电动操作的过程中，试验采集电机运行参数，计算出试验测试过程中电机总成使用效率；

2)判断最大电机总成使用效率是否小于或等于电机安全效率，若电机总成使用效率小于或等于电机安全效率，则继续步骤3)；若电机总成使用效率大于电机安全效率，则调整汽车电动后背门开闭机构的内筒与外筒滑动配合的摩擦间隙s，返回继续步骤1)；

3)通过公式1得到后背门开闭机构内部摩擦力f_θ与车门张开角度θ的特征方程，将该特征方程代入公式2中，得到当执行手动操作时的手动操作力Fh与车门张开角度θ的关系式以及Fh与θ的方程曲线，得到当执行手动操作时需要的最大手动操作力；

公式1为：

其中，F_M为电机总成作用螺杆轴向力，F_S为弹簧作用力，f_θ为内部摩擦力，δ为开闭机构与XZ平面位相，L_PLG为开闭机构的力臂，m为车门质量，g为重力加速度，L_OG为车门重心到转动副距离，θ为车门张开角度，θ_GO为车门重心初始位相，J_G为车门转动惯量，η为电机总成使用效率，C为开闭机构传动系数，i为电机总成传动比，u为电机总成端子电压，U₀为电机总成电压，n为电机总成转动速度，n₀为电机总成电压下的空转速度，T_N为电机总成电压下的堵转扭矩，k为弹簧系数，l₀为弹簧自由长度，l为开闭机构弹簧压缩后尺寸，L_B为车身球型高副到转动副距离，L_d为车门球型高副到转动副距离，β₀为开闭机构在空间平面初始位相，L₀为开闭机构自由长度，L_Bdy为车身球型高副与车门球型高副y坐标差；

公式2为：