某车型限位器过档异响问题分析

(武汉理工大学汽车工程学院 湖北 武汉 430070)

一、前言

车门限位器的作用是保证车门在开闭过程中的定位，防止车门开启过量而撞坏车门或行人，或者车门意外关闭而夹伤乘员。因此限位器的使用是否轻便灵活，是否有异响产生都是顾客感受频次和关注度较高的项目。

本文根据扭矩衰减机理，进一步分析限位器安装扭矩衰减的影响因素，研究限位器异响产生的原因。

二、某车型车门限位器结构

首先对限位器结构进行分析(图1)，限位器通过螺母螺栓安装在车门上，在螺母和螺栓之间有限位器盖板、罩壳、防尘垫等零件。防尘垫在盖板之上，安装时与车门钣金贴合，盖板与限位器罩壳形成一个整体。

图1 车门限位器实物图

1.弹簧 2.压入螺钉 3.防尘垫 4.螺母 5.限位臂 6.铆钉 7.支架 8.盖板 9.滑块 10.罩壳 11.防尘罩

三、限位器过档异响分析

对车门限位器过档异响问题进行深入分析，找到了产生过档异响的根本原因：限位器安装扭矩衰减产生异响。

(一)扭矩衰减产生异响

1.扭矩衰减机理

车门限位器在车门开闭过程中会受到较大的振动和冲击载荷的影响，在这种变动载荷的影响下，螺母和螺栓的连接扭矩会发生衰减。扭矩计算公式[1]：

(3-1)

式中：Q——作用于螺栓或螺钉上的预紧力；

d2——螺纹中径；

ρ——摩擦角；

α——螺纹螺旋线的升角，又称导角；

μ2——螺母或螺钉头支承面与被连接件接触面之间的摩擦系数；

其中M1是螺纹之间啮合产生力矩，M2是螺母与支撑面之间产生的摩擦力矩。

在相同的环境条件下，只需要找到变化的因素，即可得到扭矩M总的变化趋势，通过扭矩计算公式(3-1)知，M总与影响因素Q、d2、μ2、D2都有关。

2.影响扭矩衰减的因素

通过查找与车门限位器安装扭矩有关的因素得到如下6项：

①扭矩扳手；②螺纹尺寸精度；③限位器盖板及铰链加强钣的平面度；④螺母及螺栓的摩擦系数；⑤防尘垫材质；⑥限位器结构。

3.分析扭矩衰减影响因素

(1)扭矩扳手(Q)

扭矩扳手直接对扭矩的啮合力矩产生影响，通过调查班组扭矩扳手的开班记录以及重新对班组扭矩扳手进行标定(9.6Nm)，扳手是符合标准要求的。

(2)螺纹尺寸精度(d2)

螺纹尺寸影响了扭矩的摩擦力矩，分析螺母及螺栓的螺纹尺寸精度符合要求(表1)。

表1 螺纹尺寸的分析

(3)限位器盖板及铰链加强钣的平面度

平面影响了支撑面的半径。

限位器盖板的平面度检测符合要求(表2)

表2 限位器盖板平面度检测

铰链加强钣的平面度检测符合要求(表3)

表3 铰链加强钣平面度检测

(4)螺母及螺栓的摩擦系数(ρ)

螺母及螺栓摩擦系数及导角及螺纹中径均符合要求(表4)

表4 摩擦系数检测

(5)防尘垫材质(D2、μ2)

对比防尘垫材质和有无防尘垫的扭矩，结果表明防尘垫对限位器安装扭矩衰减有较大的影响。CR材料与EPDM材料的防尘垫的相比，前者对扭矩衰减(拧松/拧紧的平均值)的贡献比后者大0.8Nm，有防尘垫比无防尘垫对扭矩衰减的贡献大2Nm左右(表5)。也就是说M2螺母与支撑面之间的摩擦力发生了较大的变化，因为防尘垫的存在导致螺母支承面不平或接触压力不均匀，故D2就可能随着支承面的内半径到外半径而变化，M2变小，导致M总也变小，车门限位器安装扭矩发生了较大衰减，从而导致了车门限位器过档异响。

表5 防尘垫材质影响

(6)限位器结构(D2、μ2)

若防尘垫材质相同，对不同结构的限位器进行分析，并进一步论证防尘垫对扭矩衰减的影响(表6)：

表6 不同结构限位器影响

通过两种车型对比，发现某车型限位器的结构无法阻止防尘垫对车门限位器螺母安装扭矩衰减持续产生影响。而A车型通过改善安装及配合关系，并在限位盒上设计沉槽，有效的降低了防尘垫对扭矩的影响。

四、解决措施

根据分析结果，解决方案图2所示，即增加盖板加使得盖板直接和限位器盒体以及车门连接，形成无密封垫的结构，同时盖板设计中空，保证防尘垫置于其中又与盒体和盖板无直接接触，对力矩衰减无直接影响，从而解决力矩衰减的问题。

图2 限位器优化方案

五、结论

通过对某车型车门限位器过档异响问题的分析，影响车门限位器过档异响主要来源于防尘垫导致的限位器安装扭矩衰减这个因素，而扭矩衰减与防尘垫材质和限位器结构有关，根据衰减机理并通过试验验证，增加盖板可有效解决扭矩衰减和摩擦异响问题。