汽车电动后背门开闭机构的内部结构优化设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及汽车零部件技术领域，特别设及一种汽车电动后背口开闭机构的内部 结构优化设计方法。
【背景技术】
[0002] 目前，汽车后背口大多使用固定在车辆顶端的转动副结构实现车口的旋转开闭， 电动后背口开闭机构则是双侧安装一种电机弹黃结构：一端与车身联接，另一端与车口联 接，通过驱动电机的转动实现车口的开闭。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口开闭机构内 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，从而使得电动后背口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口时困难，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，汽车车口的开闭决定着生命和财物的安全，所W合理的手动操作力将是汽车市 场竞争的核屯、。
【发明内容】
[0003] 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口开闭机构的内部 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。
[0004] 本发明通过调整电动后背口开闭机构内部间隙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口开闭机构内部间隙S，从而实现电动 后背口开闭机构在执行电动操作时，电机总成使用效率n《n〇(电机安全效率）；电动后 背口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))，W上两种 状态的满足则电动后背口开闭机构内部间隙S调整完成。电动后背口开闭机构内部间隙S 为外筒与内筒之间的滑动摩擦间隙。
[0005] 本发明的技术方案是：一种汽车电动后背口开闭机构的内部结构优化设计方法， 包括如下步骤：
[0006] 1)将汽车电动后背口开闭机构安装在试验用汽车后背口上，使其汽车后背口能够 通过电动后背口开闭机构实现车口的全开和全闭功能，电动操作后背口开闭，在电动后背 口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；
[0007] 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，贝U 调整汽车电动后背口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);
[000引 3)通过公式1得到后背口开闭机构内部摩擦力fe与车口张开角度0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与车口张开角度 0的关系式W及Fh与0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；
[0009] 公式1为：
[0010]
W11] 其中，Fm为电机总成作用螺杆轴向力，Fs为弹黃作用力，fe为内部摩擦力，5为开 闭机构与XZ平面位相，Lplg为开闭机构的力臂，m为车口质量，g为重力加速度，L。。为车口重 屯、到转动副距离，0为车口张开角度，0?为车口重屯、初始位相，Je为车口转动惯量，n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， U。为电机总成电压，n为电机总成转动速度，n。为电机总成电压下的空转速度，TW为电机总 成电压下的堵转扭矩，k为弹黃系数，1。为弹黃自由长度，1为开闭机构弹黃压缩后尺寸，LB 为车身球型高副到转动副距离，Ld为车口球型高副到转动副距离，P。为开闭机构在空间平 面初始位相，L。为开闭机构自由长度，LMy为车身球型高副与车口球型高副y坐标差； 阳〇1引 公式2为：
[0013]
[0014] 其中，Fs为弹黃作用力，fe为内部摩擦力，5为开闭机构与XZ平面位化Lplg为 开闭机构的力臂，m为车口质量，g为重力加速度，Lw为车口重屯、到转动副距离，0为车口 张开角度，0。。为车口重屯、初始位相，Fh为手动操作力，LDh为手动操作力力臂，k为弹黃系 数，1。为弹黃自由长度，1为开闭机构弹黃压缩后尺寸，Le为车身球型高副到转动副距离，Ld 为车口球型高副到转动副距离，P。为开闭机构在空间平面初始位相，L。为开闭机构自由长 度，Ledy为车身球型高副与车口球型高副y坐标差；
[001引 4)判断最大手动操作力即印与0的方程曲线最高点是否小于或等于100N;若最 大手动操作力大于100N，则调整汽车电动后背口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);若最大手动操作力小于或等于100N，则汽车电动后背口开闭机构的 内筒与外筒滑动配合的摩擦间隙S调整完成，得到一个符合要求的S值。继续调整汽车电 动后背口开闭机构的内筒与外筒滑动配合的摩擦间隙S，重复上述所有步骤，得到多个符合 要求的S值。在多个符合要求的S值中选择一个最佳值，作为生产汽车电动后背口开闭机构 时的标准参数值，来实现汽车电动后背口开闭机构手动操作力的优化。最佳值位于S值的 最大值与最小值之间。优化后的所有汽车电动后背口开闭机构的内筒与外筒滑动配合的摩 擦间隙S均在S值的最大值与最小值之间的范围内。本实施例每次调整量设定为0. 2mm.， 当然，运个可W根据后背口实际情况确定。摩擦间隙S的调整是通过更换内筒或者外筒或 者滑动衬套来实现间隙S的调整。
[0016] 所述电机总成使用效率小于70%。 阳017] 电机运行参数包括电机端子电压、霍尔脉冲、作动电流、堵转电流、转速，电机运行 参数通过专业的电机数据采集设备采集得到。此类设备可在市面上购买得到。
[0018] 手动操作力设定的最大值根据客户的要求设定，并无明确的下限。但若手动操作 力过小的话，背口会无法中停。一般手动操作力设定的最大值设定为100N。
[0019] 电动后背口开闭机构，包括外筒和内筒，所述内筒的一端固定用于连接后背口的 滑动接头，内筒的另一端伸入外筒中与外筒滑动配合，所述外筒内固定有驱动电机，所述驱 动电机与螺杆连接，带动螺杆转动，所述螺杆上螺纹配合有导向螺母，通过导向螺母带动内 筒在外筒内轴向滑动，所述导向螺母上套有弹黃，所述外筒固定用于连接车身流水槽的固 定接头。
[0020] 所述外筒内壁固定有滑动衬套，滑动衬套内径与内筒外径的间隙为动后背口开闭 机构内部间隙S。优选地，滑动衬套与外筒可拆卸地固定连接，便于安装滑动衬套。
[0021] 所述导向螺母与滑动接头固定连接。
[0022] 所述导向螺母设有阶梯孔，所述螺杆与阶梯孔的小径段螺纹配合，所述螺杆上设 有的凸台，该凸台与阶梯孔的大径段滑动配合，将内筒限位在外筒中，所述滑动接头与导向 螺母的阶梯孔大径端固定连接。
[0023] 所述弹黃套在螺杆、导向螺母上，弹黃一端位于外筒内，一端位于内筒内。本发明 的有益效果是：本发明通过调整电动后背口开闭机构内部间隙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口开闭机构内部间隙S，从而实 现电动后背口开闭机构在执行电动操作时，电机总成使用效率n《ru(电机安全效率）， 大大增加了电动后背口开闭机构电机的使用寿命，进而大大增加了电动后背口开闭机构的 使用寿命，且不会限制汽车车厂的整车型外观形状的调整。
[0024] 且电动后背口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《100脚），使得顾客在手动开启和关闭车口时很轻松。
【附图说明】
[00巧]图1是本发明的汽车电动后背口开闭机构的全开和全闭安装状态w及周边环境 示意图； 阳0%] 图2是本发明的汽车电动后背口开闭机构的机构示意图；
[0027] 图3是本发明的汽车电动后背口开闭机构的全剖示意图；
[0028] 图4为图3的P部放大图。
[0029] 其中，1为后背口，2为车身流水槽，3为电动后背口开闭机构，4为固定接头，5为驱 动电机，6为外筒，7为电机支架，8为螺杆，9为弹黃，10为滑动衬套，11为导向螺母，12为内 筒，13为滑动接头。
【具体实施方式】
[0030] 参见图1至图4,一种电动后背口开闭机构，包括外筒6和内筒12,所述内筒的一 端固定用于连接后背口的滑动接头13,内筒的另一端伸入外筒中与外筒滑动配合，所述外 筒内固定有驱动电机5。本实施的驱动电机通过电机支架7固定在外筒内。所述驱动电机 5与螺杆8连接，带动螺杆转动，所述螺杆上螺纹配合有导向螺母11，通过导向螺母带动内 筒在外筒内轴向滑动。所述导向螺母与滑动接头固定连接。所述导向螺母上套有弹黃9。 所述弹黃套在螺杆、导向螺母上，弹黃一端位于外筒内，一端位于内筒内。弹黃的作用是使 车口在一定范围内可中停，并在开作动过程中提供辅助力。所述外筒固定用于连接车身流 水槽的固定接头4。所述导向螺母设有阶梯孔，所述螺杆与阶梯孔的小径段螺纹配合，所述 螺杆上设有的凸台。该凸台位于螺杆端头，形成螺栓头部。该螺栓头部与阶梯孔的大径段 滑动配合，将内筒限位在外筒中，所述滑动接头与导向螺母的阶梯孔大径端固定连接。所述 外筒内壁固定有滑动衬套10,滑动衬套内径与内筒外径的间隙为电动后背口开闭机构内部 间隙S。
[0031] 电动后背口开闭机构3安装时，其一端与车身流水槽2饭金的球形接头联接，另 一端与后背口 1饭金的球形接头联接，安装后通过电动后背口开闭机构的运行（伸长和缩 短）实现车口的推动（开口和关口）功能。当电动操作后背口开闭时，驱动电机转