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感应尾门系统基础认知之尾门电动撑杆篇

2021-05-21

在《感应电动尾门简要介绍》推文中,介绍了感应电动尾门系统主要由尾门电动撑杆、ECU、尾门防夹条、尾门自吸锁、脚踢感应传感器构成。本文将介绍电动尾门系统的关键产品部件——尾门电动撑杆。

 

01

什么是尾门电动撑杆?

尾门电动撑杆是电动尾门系统中实现尾门开启或关闭运行的执行机构,是调节尾门开度大小的专用部件,其功能是保证尾门能平稳的运行,并顺利的开启和关闭。

 

02

尾门电动撑杆主流的结构样式

 

在近20来年的时间里,电动尾门执行机构结构样式经过了几代的发展演变。当前主流的电动尾门执行机构为内置电机套筒式结构,即称之为的电动撑杆的结构型式,该结构型式具有外观美观、轻量化、传递效率高、占用车身布置空间小的优点。

性能稳健可靠的尾门电动撑杆结构,需包含如下关键子零部件:

1)电机:提供驱动力,驱动丝杆转动,引导电动撑杆产生伸缩,使尾门实现开启或关闭;提供霍尔信号给ECU,在    ECU算法的控制下,电动尾门在开闭过程中遇到障碍物具有停止或自动反转的功能,保护使用者不受伤害;

2)齿轮箱:改变电机的传动比;

3)丝杆+螺母导向管:在电机的驱动下产生转动和相对运动,使尾门电动撑杆产生轴向长度伸缩,驱动尾门开启或关闭;

4)弹簧:与尾门重量产生力矩平衡的主要贡献者;

5)弹簧导向管:对弹簧伸缩过程中进行导向,并提供电动撑杆伸缩过程中的径向稳定性,对丝杆防尘保护;

6)固定套筒+滑动套筒:防水、防尘、外表面美观,金属套管镀层在规定的腐蚀环境条件下不能使套管产生锈蚀、塑脂套管(材料:PA66+GF30)外表需做皮纹处理;

7)防水密封圈:需设计多级密封圈,特别是对电机部分的防水防尘等级需达到IP67级别;

8)固定球头+滑动球头:尾门电动撑杆两端与白车身本体和尾门钣金上的球头安装支架通过球铰方式连接。

 

尾门电动撑杆性能核心关键部件:电机+齿轮箱、丝杆、弹簧,这些部件一般需要求由质量表现可靠且具有丰富业内配套经验的二级供应商供货。

 

03

尾门电动撑杆设计开发关键控制点

 

 1)电动撑杆的安装点布置

需要基于尾门系统重量、质心、尾门开启角度和车身布置边界进行优化的球头安装点位置设计,确定撑杆的长度,满足尾门开启角度和性能要求。

 

2)电动撑杆的防腐性能

需要有可靠的内部防水防尘结构细节设计与控制,丝杆/弹簧/套管等材料选择、喷涂工艺选择需要满足防腐性能要求;

 

3)电动撑杆的运行平顺性

丝杆导管数量、丝杆强度与螺纹精度,导管与丝杆配合精度、左/右侧撑杆输出力的一致性等;

 

 4)电动撑杆运行噪音

电机和齿轮箱性能的选择,弹簧植绒或镀层工艺的选择,弹簧与外套管的配合细节设计和工艺控制、套管的材料选择和套管内壁的光洁度等;

 

5)电动撑杆的结构强度

撑杆球头和外套管的铆接强度、撑杆球头与丝杆螺母套管的铆接强度、丝杆的直径定义等。

 

技术上主要通过上述这些关键控制点去具体评估配套供应商提供产品结构方案的优势和劣势。

 

 

04

单驱或双驱动的选择

单驱:指仅由单根电动撑杆驱动尾门开启或关闭,另外一根是由气弹簧或机械弹簧为核心构成的平衡杆;

 

双驱:顾名思义,采用两根电动撑杆驱动尾门开启或关闭。

 

单驱和双驱的左右侧撑杆外形都长的一样,那么单驱和双驱怎么区分呢?很简单,只需看左/右侧撑杆的球头是否有线束就可以了,有电机的电动撑杆必然会引出带波纹管护套的线束。

目前市场上配置电动尾门的车型都有大量采用单驱或双驱布置的车型。从优化控制成本的角度,选择单驱具有优势;从性能可靠度角度,选择双驱具有优势。但有一点需要值得注意的是,目前市场上具有丰富单驱电动尾门配套经验的供应商很少,且该项技术为极少数的Global供应商所掌握。

05

尾门电动撑杆布置性能评价考虑关键要素

 

供应商开展尾门电动撑杆布置性能评估,首先需得到主机厂提供的系统边界参数和系统性能要求。从性能评价的角度,主机厂需提供如下图表示意的尾门重心、重量、初始定义的球头安装点、开/关门点、尾门开启角度、尾门旋转中心等关键参数。

尾门电动撑杆布置的工程可行性,需要从如下几点进行考虑:

1) 边界空间间隙

       尾门电动撑杆与周边部件布置最小间隙要求大于6mm。

 

2)断电模式下手动操作力

    断电模式下手动操作力需要满足常温(23℃)、高温(+80℃)、低温(-30℃)以及对应20%上/下坡度的下设计规范性能要求。

3)电动撑杆电机使用效率

尾门电动撑杆的布置应尽量降低电机工作的使用效率(或工作电流),以提升电机的疲劳使用寿命。这很好理解,我们搬运很重的东西肯定不会比拿着轻的东西走的更远。电机的使用效率30%-40%为比较好的状态,最好不要超过50%。