车门限位器异常磨损分析与改进

王大鹏，伏建博，刘少锋

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

测试试验

车门限位器异常磨损分析与改进

王大鹏，伏建博，刘少锋

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章首先阐述了车门限位器的功能及工作原理，简要的介绍了限位器的常见故障模式及其产生的原因，通过对某具体车型限位器的异常磨损现象加以分析并通过更换不同的润滑脂进行试验验证得出最终改进结论，总结出限位器异常磨损的主要影响因素。

限位器；异常磨损；润滑脂

Abstract:At first, this paper expounds the function and working principle of the door checker, briefly introduces the common failure mode of the limiter and its causes.Based on a specific car checker abnormal wear phenomenon analysis and test validation by changing different grease eventually improve conclusion, sums up the main influencing factors of abnormal wear.

Keywords: Door Checker; Abnormal Wear; Grease

CLC NO.: U472 1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-133-04

1 引言

1.1 概述

随着消费者对产品的性能及品质要求越来越高，车门系统也备受消费者关注，甚至于很多消费者通过反复开关车门，感受开关过程的主观感觉来判断车辆的品质。所以各主机厂对车门系统品质要求也随之提高到了前所未有的水平，而车门限位器作为车门系统上的一个关键零部件，其品质直接影响车门开关的方便性，噪音异响等性能。

1.2 车门限位器的功能、组成及工作原理简介

1.2.1 车门限位器的功能简介

车门限位器的主要功能有两方面，一是在需要时保证车门开启在某一位置，方便乘员上下车，如车辆停在坡道上或者刮风时，车门也不会自动关闭，二是限制车门最大开启角度，防止车门与周边物体发生碰撞。

1.2.2 车门限位器主要组成

车门限位器一般由5个部分组成，1、安装支架；2、铆接轴；3、壳体（包括弹性元件和滑块）；4、限位臂杆；5、橡胶缓冲块。如下图1：

图1 限位器一般结构示意图

1.2.3 车门限位器工作原理简介

车门限位器工作原理比较简单，主要是通过限位壳体内的滑块与限位臂杆上的不同位置的限位槽之间的相互作用实现限位功能。限位壳体在限位臂杆上运动，每到一个限位槽时，他们之间就会产生一个较大的相互的作用力，要想是的壳体继续在臂杆上运动就必须施加一个更大的力，而当限位壳体处在最大开启位置时，臂杆尾部的橡胶块可以对其进行缓冲，从而防止剧烈的撞击，提高客户的体验品质。

2 车门限位器常见故障模式及其原因

车门限位器常见故障模式主要有：臂杆包塑层开裂、臂杆异常磨损、异响。 其中臂杆包塑层开裂主要是由于臂杆内部的金属芯强度不足，在使用过程金属芯被拉伸变长导致表面包塑层开裂；而臂杆的异常磨损和异响主要是由于运动部件之间的润滑不良导致。而这其中由润滑不良导致的异常磨损和异响最为普遍。下面就限位器的润滑进行详细的说明。

2.1 车门限位器使用工况分析

一般来说在车辆整个使用寿命周期内，车门限位器属免维护零部件（台架试验一般至少50000次循环）。他应能够在高温（80℃），低温（-40℃）保持良好的性能，还应具有一定的强度以抵抗车门过开拉力以及耐腐蚀性。限位器工作时主要是壳体内的滑块与臂杆之间的相对运动产生滑动摩擦，摩擦不仅会增大臂杆及滑块之间的阻力产生热量，而且还会进一步使摩擦副表面产生磨损，磨损是相互接触的物体在相对运动中表面材料不断损伤的过程，它伴随摩擦而产生是必然的结果，磨损过程主要是因为对偶表面间的力学、化学与热作用而产生的。限位器表面的磨损是造成限位器失效、异响的主要原因，所以对于磨损问题应给予重视，尽量减少摩擦磨损，延长限位器的使用生命和维护费用。磨损在限位器整个寿命过程中一般分为三个阶段，如下图2：

图2 磨损过程曲线图

2.1.1 磨合阶段

一般来说，新的零部件的摩擦表面具有一定的粗糙度，相互接触的大部分以锋尖为主，刚开始工作时，这些锋尖被逐渐磨光，表面变得平整，使接触面积大大增加，从而减缓磨损的速度，慢慢向正常磨损阶段发展，这段时间就叫做磨合阶段。

2.1.2 稳定磨损阶段

此阶段的磨损缓慢而稳定，虽然会产生微小的磨损颗粒，但不会出现异常的磨损颗粒，而且磨损量也很小，此时零部件的工作效率和性能最高也最稳定，所以要尽量保持或延长此阶段，这也是零部件长寿命使用要求的体现。

2.1.3 异常磨损阶段

通过磨损过程曲线图可以看出，磨损曲线在此阶段急剧上升，表明零件表面磨损速度急剧加快，机械效率降低，性能下降，还有可能伴随异响等现象，摩擦副的温度也会迅速上升，零部件很快就会产生功能性失效。

2.2 车门限位器润滑脂

通过上文对磨损的介绍，我们知道必须对限位器臂杆和滑块之间进行润滑，避免这对摩擦副表面出现干磨现象以提高限位器使用寿命，减少维护费用。

润滑的主要目的是通过在摩擦副之间加入合适的润滑剂以降低摩擦阻力和能源消耗，并且减少接触表面的磨损，延长零部件的使用寿命。另外润滑剂还有冷却、密封、防锈、阻尼减震等作用。润滑剂按照物理状态可以分为液体润滑剂、半固体润滑剂、固体润滑剂和气体润滑剂。本文主要介绍限位器常用的半固体润滑剂，就是我们通常所说的润滑脂，它在常温常压下呈胶体结构的半固体状态，其又可以分为皂基脂、烃基脂、无机脂和有机脂四类。

2.2.1 润滑脂的成分组成

润滑脂是通过稠化剂稠化基础油并加有添加剂的成胶体状的润滑剂产品，主要成分如下：

1）基础油，含量约占70%～90%，润滑脂所含基础油的种类基本决定了其蒸发性，目前的润滑脂所采用的基础油可以分为两大类：一是矿物油，二是合成油。

2）稠化剂，含量约占占10%～30%，稠化剂主要起到束缚基础油的作用，将基础油均匀分散其中，与基础油混合成膏状的润滑物质

3）添加剂，含量很少，主要是用来改善润滑剂某一方面性能的物质，例如抗磨添加剂、抗氧化剂、防锈抗腐剂等等。

2.2.2 润滑脂的主要基本性能参数

润滑脂的基本性能参数主要包括理化性能和应用性能两个方面，如下表1：

表1 润滑脂的主要理化性能和应用性能

2.2.3 限位器用润滑脂性能要求

通过上文对限位器的使用工况和润滑脂的基本参数的分析介绍，我们可以得出限位器用润滑脂的基本要求：

（1）耐高温，一般要达到130℃；

（2）耐低温，一般要达到-60℃，

（3）良好的抗磨性能和承载能力，有效的较低工作过程中的磨损和异响；

（4）良好的抗水性和抗蒸发性；

具体体现在润滑脂的参数如下表2：

表2 限位器润滑脂技术参数及试验方法

虽然车门限位器润滑脂用量很少，但专业性较强，技术含量也很高。目前现有市场上的车门限位器所用的润滑脂种类繁多，合资品牌车辆的限位器油脂均进口的指定产品，例如克鲁勃、Berutox等，而国内的一些低端车辆所采用的润滑脂为普通的 2#通用锂基脂，二者的成本及性能质量差异很大。

3 型某车型车门限位器异常磨损及异响分析与改进

3.1 故障件分析及台架试验故障再现

此产品为上市多年的经济型乘用车，使用时间约3年，行驶里程2.8万公里，工况为城市上下班代步。其限位器润滑脂为普通的2好通用锂基脂，其基本参数见下表3。

表3 2号通用锂基脂基本参数

通过对故障件的分析，我们发现，限位器臂杆表面磨损严重，局部包塑已磨损殆尽，露金属基材，臂杆表面润滑脂干枯，无油膜，通过台架试验测试发现运动过程伴随刺耳异响。如下图3：

图3 市场故障件照片

我们利用试验台架对新限位器进行试验测试（-40℃环境下1.0×104次，23℃环境下3.0×104次，80℃环境下1.0×104次），经过约2.5万次循环，即开始出现轻微异响，油膜微干，约4万次循环时即开出现轻微磨损同时伴随异响，当进行到6万次循环试验后，磨损加剧，异响严重，试验终止。如下图4：

图4 台架试验故障件照片

3.2 改进方向及台架试验验证

通过对故障件分析，初步判定为润滑不良导致的异常磨损和异响。因此产品定位于经济型车，故更换了一款国内的润滑脂a并进行了台架试验，润滑脂a基本参数见下表4：

表4 润滑脂a基本参数

通过对试验过程观察发现，经过约4.6万次循环，开始出现轻微异响，油膜微干，基本可以满足该车型的性能要求，约6万次循环时即开出现轻微磨损同时伴随异响，当进行到约7万次循环试验后，磨损加剧，异响严重，试验终止。如下图5：

图5 润滑脂a台架试验6万次循环磨损状态照片

为了进一步研究润滑脂的性能参数对限位器的影响，我们选择了一款德国进口的润滑脂b进行了台架试验，润滑脂b基本参数见下表5：

表5 润滑脂b基本参数

通过对试验过程观察发现，经过约8万次循环，未出现任何异响及磨损，油膜稳定较厚，试验停止。如下图6：

图6 润滑脂b台架试验8万次循环状态照片

4 结论

本论文概述了车门限位器的功能、工作原理及其使用工况，简要的介绍了限位器的常见故障模式及其产生的原因，而润滑不良导致的异常磨损和异响是最为常见的故障。进而对润滑剂的种类及基本参数进行了简要的介绍。

通过对某具体车型限位器的异常磨损现象加以分析并通过更换不同牌号的润滑脂进行试验验证，通过试验表明，对于限位器臂杆来说，能否在工作过程中长时间的形成稳定较厚的油膜是关键，基于此要综合考虑润滑脂影响形成稳定较厚油膜的各种因素。

在本次论文中，借助了硬件试验设备：车门总成试验台架。

[1] 郭竹亭.汽车车身设计.吉林科学技术出版社.

[2] 谢小鹏,蓝秉理,黄博.汽车零部件脂润滑试验研究.清华大学出版社.

[3] 古正气.轿车车身[M].人民交通出版社.

[4] 雷学明,班正逸,周利民.车门限位器布置设计.汽车实用技术,2014年第01期.

Door Checker Abnormal Wear Analysis and Improvement

Wang Dapeng, Fu Jianbo, Liu Shaofeng
（Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Anhui Hefei 230601）

U472 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-133-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.045

王大鹏，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。