一种智能化外摆式车门

1.本实用新型专利属于轿车、外摆式车门的结构技术领域，具体为一种智能化外摆式车门。


背景技术：

2.目前在汽车的批量生产中，车门并没有得到普遍的应用，手动车门仍然占据着主要地位。但手动车门已明显跟随不上现代化、智能化的汽车行业发展。已有的设计方案大都占用体积过大，开闭行程中没有信号反馈，易产生经济损失并且存在安全隐患。另外与车窗的布置极易产生干涉，且传动过程不平稳，很难满足用户对汽车舒适性的要求，使用期限也很难满足耐久性要求。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于解决克服上述所有缺陷，并且保证开关装置能够最大限度的适应现有车门结构设计，及时根据外界环境与可能存在的安全隐患给与伺服电机信号反馈，避免发生装配干涉，尽最大可能降低结构振动与噪声，在实现车门开闭的同时，实现开闭过程的精确化、安全化、智能化，进一步保证用户对汽车舒适性的体验。具体来说就是通过滚珠丝杠传动以及与空间连杆机构的协调转动，结合传感器的反馈信号精确、迅速控制伺服电机的启停，从而实现精确控制外摆式车门的开闭行程。
4.一种智能化外摆式车门装置，包括车门及固定转动副，车门通过固定转动副连接车身，所述车门通过螺栓连接固连直流伺服电机，直流伺服电机的输出端通过联轴器连接滚珠丝杠螺母端，丝杠主体端通过圆柱副连接下拉杆，下拉杆通过转动副连接车身。具体而言，所述直流伺服电机通过电机支架安装在车门内部，车门内设有联轴器、滚珠丝杠螺母结构，车门侧面设有开口，下拉杆自该开口穿出并与车身通过转动副连接。车身外部设有超声波测距传感器检测外部环境，防止发生碰撞与剐蹭，车门门框内部布置有微波传感器用以检测车门关闭行程中门框中有无运动物体，防止发生夹带。
5.本实用新型的有益效果为：
6.本实用新型与现有技术相比，结构紧凑，占用空间小以及避免与自动车窗等机构发生装配干涉。伺服控制电路的增加能更加迅速高效的控制装配的整个工作行程，传感器的布置安装能够及时给与电机反馈信号，从而实现车门开闭行程的智能化，防止了车门开启过程中车门剐蹭的发生以及车门关闭行程中夹带衣物情况的发生。滚珠丝杠用作传动机构，大大提高了传动效率，降低了振动与噪声，提高了车门运行进程的平稳性与舒适性。对现有车门整体结构尺寸几乎没有改动，车门装置对现有外摆式车门的适应性很强。
附图说明
7.图1是智能化外摆式车门装置的正视图。
8.图2为下拉杆5与丝杠主体4连接处转动副13旋转副10的局部视图。
9.图3是滚丝螺母丝杠具体结构图。
10.图4是超声波传感器在车门布置示意图。
11.图5是车门开启行程控制执行流程图。
12.图6是车门关闭行程控制执行流程图。
13.图7是车门电路部分模块连接示意图。
14.图中：1为直流电机，2为联轴器，3为滚珠丝杠螺母副套筒，4为滚珠丝杠，5为下拉杆，6为车门，7为车身，8为电机支架，9为连接螺栓，10为旋转副，11为第一转动副，12为第二转动副，13为第三转动副，14为丝杠机构密封套筒，15为轴承端盖，16为丝杠轴密封条，17为轴承，18为紧固螺钉，19为超声波测距传感器，20为微波传感器，21为接触感应电路，22为控制器。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的阐述。
16.本实用新型提供一种智能化外摆式自动车门装置，在现有的车门6与车身7通过固定转动副（11、12）连接的基础上，增加直流伺服电机1。当需要自动开关车门时，根据驾驶员指令结合传感器（19、20）反馈信号控制直流伺服电机正反转，即可精确驱动车门打开或闭合。
17.参见图1，直流电机1作为驱动车门开关的动力源，通过连接螺栓9固定安装在车门6上，直流电机1的输出端通过联轴器2连接滚珠丝杠螺母副，该滚珠丝杠螺母结构包括丝杠套筒3及滚珠丝杠主体4形成滚珠丝杠传动副，所述滚珠丝杠主体4一端通过圆柱副10连接下拉杆5，下拉杆5与车身7通过第三转动副12连接。
18.当直流电机1驱动滚珠丝杠螺母结构3转动时，由于滚珠丝杠主体4通过杆件连接车身，限制了其转动自由度不随之旋转。螺母结构3相对于丝杠主体4转动，导致构成该滚珠丝杠副的螺母结构3与丝杠主体4带动丝杠机构密封套筒14整体伸长或缩短。在该滚珠丝杠副杆件伸长或缩短的过程中，只需令旋转副10的旋转轴平行于固定转动副（11、12）及车身门框7所在的平面，但不处于该平面内，圆柱副10的转轴不平行于固定转动副（11、12）及车门6所在的平面，就会对车门6产生旋转的力矩，带动车门6转动。
19.进一步的，所述直流电机1通过电机支架8安装在车门6内部，车门6内设有联轴器2、螺母结构3及丝杠主体4，车门6侧面设有开口，下拉杆5自该开口穿出，并与车身7通过第三转动副12连接。
20.图2给出了本例优选的滚珠丝杠螺母副的结构示意图。其中，丝杠套筒3与滚珠丝丝杠4连接形成滚珠丝杠螺母副，丝杠套筒外设置密封套筒14，该密封套筒14与滚珠丝杠4通过轴承17连接，轴承17外设轴承端盖以固定轴承。轴承端盖17与滚珠丝杠4间设有丝杠轴密封条16。
21.图1、图4给出了各传感器的安装位置，其中超声波测距传感器19安装在车门外部，通过在车门外最易发生剐蹭碰撞的三个位置布置安装超声波测距传感器19，通过设定测距传感器的距离阈值，给与伺服电机反馈信号，控制电机启停，从而控制车门的开闭行程，防止车门发生碰撞与剐蹭。
22.接触感应器21安装在车门6与车身7的接触位置，用于判断车门是否完全闭合。
23.微波传感器20安装在车身7门框处，用于检测车门闭合平面是否有障碍物，防止夹带事故。通过车门门框上下两个位置布置微波传感器20，检测在车门关闭行程中有无运动物体在车门门框中，给与伺服电机1反馈信号，从而控制电机启停，防止发生夹带。
24.图7给出了电路部分的连接示意图，其中，k62一体化超声波测距传感器19、kob方形黑色探头dm01微波传感器20、接触感应电路21分别与主控制器22的输入端电连接，主控制器22的输出端与直流电机1电连接。
25.本实用新型的工作原理为：
26.智能化外摆式车门开闭装置主要包括直流电机1、联轴器2、丝杠螺母结构3、丝杠主体4、下拉杆5、在车身之间的转动副11、12、13。直流电机1通过电机支架8由螺栓9固定在车门6上，实现电机1与车门6的刚性固联。联轴器2连接直流电机与丝杠螺母结构3，负责扭矩的传递以及通过联轴器2的刚性连接固定滚珠丝杠3、4的总体布置位置。丝杠螺母结构3通过转动副13与下拉杆5连接，圆柱副在装置中既起协调运动的作用，又能限制滚珠丝杠绕轴线旋转的自由度，下拉杆5通过转动副13连接在车身7上。
27.参照图5、图6，整个车门装置的工作过程分为车门开启与车门关闭两个行程，在车门开启行程中，由动力源电动机1提供动力，经联轴器2传递，带动内螺纹套筒3旋转，丝杠传动装置产生轴向推力，轴向推力相对于车门转动中心产生力矩，在转动力矩的作用下，车门6开始旋转开启，在此开启过程中，由超声波测距传感器19对外部环境形成环境监测，如若在开启行程中，障碍物的距离小于设定阈值，超声波传感器19立刻给与直流伺服地机1信号反馈，终止形成，防止出现经济损失与安全问题。在达到滚珠丝杠3、4的行程时，经控制电路控制，伺服电机1停止旋转，车门运动处于静止状态。
28.整个车门开启形成分为两个阶段，现实车门6在伺服电机1的小转矩驱动下旋转，待车门与车门门框上的接触感应器21相接触，给与伺服电机1信号反馈，直流伺服电机1增大输出转矩，压缩车门密封条配合车门锁实施车门锁和关闭。之后待驾驶员发出清晰指令后，结合微波传感器的信号反馈，判断有无运动物体在车门关闭行程中处于车门门框内，经控制电路控制，伺服电机1反转，车门经滚珠丝杠传动在反向力矩的作用下实现关闭。无论是在车门开启还是在车门关闭行程中，驾驶员都可以通过实时判断，结合传感器信号反馈，借助于控制电路通过控制伺服电机1的启停以及电机1的正反转从而控制整个机构的工作行程。