本發(fā)明涉及一種車門限位器，尤其是涉及一種帶緊急鎖止功能的無級(jí)式車門限位裝置。

背景技術(shù)：
汽車車門限位器用于限制車門打開的角度，并且在車門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)提供一定的阻力距，防止車輛當(dāng)停在斜坡上或是遇到大風(fēng)時(shí)車門的擺動(dòng)。中國專利CN201436352U公開了一種拉桿式的汽車限位器，包括固定在車身上的托架、連接到托架的開度限位機(jī)構(gòu)，開度限位機(jī)構(gòu)還伸入到車門上的開孔中，該汽車車門限位器還包括一殼體，殼體內(nèi)嵌合并保持止動(dòng)部件，止動(dòng)部件沿著開度限位機(jī)構(gòu)止動(dòng)面滑動(dòng)，殼體內(nèi)還包括一對(duì)彈性部件，彈性部件對(duì)止動(dòng)部件施加彈性力，將止動(dòng)部件壓向開度限位機(jī)構(gòu)止動(dòng)面，從而對(duì)車門開閉產(chǎn)生限位作用的阻力矩。但是上述的車門限位器一般只可以提供兩到三個(gè)限位點(diǎn)，在非檔位處車門仍然可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著我國汽車產(chǎn)銷量的迅速上升，停車時(shí)車與車之間的間距將會(huì)變得越來越小，而類似的傳統(tǒng)式車門限位器容易在開門時(shí)因?yàn)榈谝粰n限位點(diǎn)角度設(shè)置的過大從而導(dǎo)致車門之間的刮擦，而且有限的限位點(diǎn)也會(huì)導(dǎo)致車主在開關(guān)門時(shí)阻力矩發(fā)生從零到理論限位力矩的階躍現(xiàn)象，中間開門過程無阻力，等到人們發(fā)現(xiàn)有磕碰危險(xiǎn)時(shí)由于慣性難以避免磕碰現(xiàn)象，影響人們的主觀使用感受。此外傳統(tǒng)的汽車車門在開啟時(shí)往往容易磕碰到門外難以察覺的障礙物甚至是來自后方快速接近的其他機(jī)動(dòng)車或者非機(jī)動(dòng)車，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種帶緊急鎖止功能的無級(jí)式車門限位裝置，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)車門的無級(jí)限位以及對(duì)車門在必要時(shí)進(jìn)行鎖止這兩項(xiàng)功能，在開啟和關(guān)閉時(shí)車上乘客可以感受到接近線性的阻力矩，同時(shí)也防止了乘客因未觀察后方來車情況開門所可能造成的安全事故。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種帶緊急鎖止功能的無級(jí)式車門限位裝置，用于對(duì)車門繞車身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行限制和鎖止，其特征在于，包括：限位組件，包括齒條和限位器主軸，所述的齒條主體與車門活動(dòng)連接，齒條一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)軸與車身轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與車門自身的旋轉(zhuǎn)軸平行，所述的限位器主軸與固定在車身上的限位塊螺紋連接，限位器主軸第一端設(shè)有與限位器主軸同軸連接并與齒條嚙合的齒輪，限位器主軸第二端與限位塊之間設(shè)有阻力機(jī)構(gòu)；緊急鎖止組件，包括傳感器、控制器和鎖定機(jī)構(gòu)，所述的傳感器設(shè)置在車門上并檢測(cè)車門外障礙物，所述的控制器接收傳感器信號(hào)并與鎖定機(jī)構(gòu)連接；當(dāng)車門打開時(shí)，齒條與車門發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，齒條驅(qū)動(dòng)齒輪和限位器主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)限位器主軸與限位塊發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)受到阻力機(jī)構(gòu)的阻力，該阻力依次通過齒輪和齒條傳遞給車門；當(dāng)車門外障礙物距離處于控制器設(shè)置的范圍內(nèi)時(shí)，控制器令鎖定機(jī)構(gòu)執(zhí)行鎖定動(dòng)作，將齒輪鎖定，阻止車門打開。所述的限位器主軸第二端設(shè)有下鎖緊螺母，下鎖緊螺母與限位塊之間設(shè)置阻力機(jī)構(gòu)。所述的阻力機(jī)構(gòu)包括推力球軸承和碟形彈簧組，所述的限位塊、推力球軸承、碟形彈簧組和下鎖緊螺母依次設(shè)置。所述的碟形彈簧組為對(duì)合疊合復(fù)合式的碟形彈簧組，即幾組疊合的碟簧再對(duì)合而成。所述的傳感器為超聲波傳感器。所述的超聲波傳感器設(shè)有兩組，分別設(shè)置在車門把手孔和車門門鎖孔內(nèi)。所述的鎖定機(jī)構(gòu)包括相互連接的推拉式電磁鐵和鎖銷，所述的推拉式電磁鐵通過延時(shí)繼電器與控制器連接，控制器使延時(shí)繼電器上電后，推拉式電磁鐵延時(shí)動(dòng)作，帶動(dòng)鎖銷向齒輪運(yùn)動(dòng)，使齒輪位置鎖定。所述的控制器還連有聲音報(bào)警器。所述的限位器主軸與限位塊的螺紋連接方式為梯形螺紋連接。所述的齒條一端通過雙鉸鏈與汽車A柱連接。所述的齒條通過固定在車門上的導(dǎo)向鈑金與車門連接，所述的導(dǎo)向鈑金上設(shè)有供齒條滑動(dòng)的滑槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)通過將齒條的轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)置成與車門自身旋轉(zhuǎn)軸平行，從而將車門開閉運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒條相對(duì)車門的滑動(dòng)，再利用齒輪齒條嚙合以及齒輪與限位器主軸的同軸關(guān)系，將齒條滑動(dòng)轉(zhuǎn)化為限位器主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后通過螺紋連接關(guān)系將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，用于產(chǎn)生無極阻力，對(duì)車門的開閉施加阻力，形成無極限位，解決了傳統(tǒng)車門限位器限位級(jí)數(shù)有限，限位力矩容易發(fā)生變化等缺點(diǎn)。(2)碟形彈簧組為對(duì)合疊合復(fù)合式的碟形彈簧組，即幾組疊合的碟簧再對(duì)合而成，可同時(shí)增加變形量和承載能力，同時(shí)可以產(chǎn)生近似直線的阻力矩曲線，沒有阻力矩的突變，提高使用舒適度。(3)本發(fā)明裝置還帶有緊急鎖止組件，包括傳感器、控制器和鎖定機(jī)構(gòu)，通過傳感器檢測(cè)車門外障礙物，控制器接收傳感器信號(hào)并控制鎖定機(jī)構(gòu)對(duì)齒輪鎖定，從而避免交通事故。(4)鎖定機(jī)構(gòu)包括相互連接的推拉式電磁鐵和鎖銷，推拉式電磁鐵通過延時(shí)繼電器與控制器連接，鎖銷對(duì)齒輪的鎖定即可起到警報(bào)提醒的效果，并通過延時(shí)繼電器的作用，在設(shè)定一段時(shí)間后接解除對(duì)齒輪的鎖定，車門可繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，無需手動(dòng)復(fù)位，節(jié)省開門時(shí)間。(5)傳感器設(shè)有兩組，分別設(shè)置在車門把手孔和車門門鎖孔內(nèi)，即同時(shí)集成在了車門飾板內(nèi)，既合理利用了空間，實(shí)現(xiàn)障礙物檢測(cè)功能，又不影響車門使用的舒適度。附圖說明圖1為本發(fā)明限位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明限位裝置中限位器主軸及限位器主軸上各零件的分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明工作原理流程圖；圖4為安裝有本發(fā)明限位裝置的車門開閉時(shí)的阻力矩曲線圖；附圖標(biāo)記：1-車身頁板；2-鉸鏈連接板；3-導(dǎo)向鈑金；4-齒條；5-鎖銷；6-推拉式電磁鐵；7-限位器主軸；8-上鎖緊螺母；9-彈簧墊圈；10-齒輪；11-限位塊；12-推力球軸承；13-碟形彈簧組；14-碟簧擋圈；15-下鎖緊螺母；16-平鍵。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1所示，限位組件包括安裝在車身上的車身頁板1和安裝在車門上的導(dǎo)向鈑金3，齒條4為薄型齒條，通過鉸鏈連接板2和導(dǎo)向鈑金3進(jìn)行支撐。齒條4可以采用鋼結(jié)構(gòu)，但是用重量更輕的5系或者6系鋁合金為更佳選擇。推拉式電磁鐵6可以安裝在車門內(nèi)的防撞梁上，鎖銷5通過螺紋擰在推拉式電磁鐵6之上。車門的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒條4發(fā)生水平位移，該位移帶動(dòng)齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪10通過平鍵16安裝在限位器主軸7上，上鎖緊螺母8配合彈簧墊圈9防止齒輪10發(fā)生移動(dòng)，限位器主軸7上有梯形螺紋，和其配合的限位塊11亦有梯形內(nèi)螺紋，為了減輕重量，限位器主軸7和限位塊11均采用鋁合金作為材料。如圖2所示，限位塊11使用方形螺母制成，限位塊11通過六個(gè)安裝孔可以牢固的安裝在車門內(nèi)部，限位器主軸7下部的碟形彈簧組13由于和限位塊11發(fā)生了相對(duì)旋轉(zhuǎn)，為避免噪音和磨損加裝推力球軸承12。限位器主軸7底端安裝碟簧擋圈14和下鎖緊螺母15，將碟形彈簧組13限定在安裝碟簧擋圈14與限位塊11之間，防止碟形彈簧組13發(fā)生軸向移動(dòng)，進(jìn)而隨著車門的旋轉(zhuǎn)，碟形彈簧組13可以順利的被壓縮。限位器主軸7在安裝碟形彈簧組13的軸段采用了和碟形彈簧內(nèi)徑相匹配的直徑，自身作為碟形彈簧組13的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。當(dāng)乘客轉(zhuǎn)動(dòng)車門時(shí)，齒條4的鉸鏈連接板2安裝點(diǎn)由于和車門鉸鏈安裝點(diǎn)并不在同一條鉛垂線上，從而使齒條4相對(duì)車門產(chǎn)生一個(gè)位移，齒條4的平移帶動(dòng)了固連在限位器主軸7上的齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，于是限位器主軸7也同樣開始轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣便將車門的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到了限位器主軸7上。由于限位塊11是固連在車門上的，所以限位器主軸7就會(huì)相對(duì)于限位塊11發(fā)生一個(gè)向上的運(yùn)動(dòng)，而向上的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致限位器主軸7上的碟簧擋圈14和限位塊11一起壓縮碟形彈簧組13，碟形彈簧組13此時(shí)便會(huì)產(chǎn)生軸向反力阻止限位器主軸7的繼續(xù)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，而限位器主軸7受到的阻力會(huì)通過齒條4反作用于車門之上，于是使用者就會(huì)感受到一個(gè)開關(guān)門時(shí)的阻力矩，而且這個(gè)阻力矩是可以根據(jù)齒條4的齒數(shù)、齒輪10的齒數(shù)和碟形彈簧組13數(shù)目來進(jìn)行調(diào)整的，并且這個(gè)阻力矩也是基本接近于線性增長(zhǎng)，會(huì)隨著車門的開啟逐漸增大，同時(shí)起到防止車門被過度開啟的作用。相反的，當(dāng)乘客關(guān)閉車門時(shí)，限位器主軸7就會(huì)相對(duì)于限位塊11發(fā)生一個(gè)向下的運(yùn)動(dòng)，此時(shí)由于碟形彈簧組13仍然處于壓縮狀態(tài)，所以主軸7和限位塊11上的螺紋仍然受到碟形彈簧組13所帶來的軸向力所引起的旋轉(zhuǎn)阻力矩，而與開啟車門時(shí)相反，此時(shí)阻力矩會(huì)隨著碟形彈簧組13的形變恢復(fù)而逐漸變小，直至車門關(guān)閉后恢復(fù)到初始阻力矩的狀態(tài)。緊急鎖止組件依靠安裝在車門把手孔內(nèi)和車門門鎖孔內(nèi)的兩組超聲波傳感器分別監(jiān)控來自車門外側(cè)和車門側(cè)后方的障礙物，以單片機(jī)作為控制器。當(dāng)任意一個(gè)傳感器檢測(cè)到障礙物的存在時(shí)將會(huì)將電信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)對(duì)障礙物的遠(yuǎn)近判斷可以根據(jù)車主的習(xí)慣自行在10-200厘米范圍內(nèi)以1厘米為步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)單片機(jī)接收到傳感器發(fā)來的電信號(hào)后會(huì)將其放大后再輸入到延時(shí)繼電器的信號(hào)端，此時(shí)延時(shí)繼電器便會(huì)接通車載12V電源供給蜂鳴器和推拉式電磁鐵6，并延時(shí)2s，于是推拉式電磁鐵6推動(dòng)鎖銷5彈出卡住齒輪10進(jìn)而卡住車門，同時(shí)蜂鳴器鳴響以提醒車內(nèi)乘客，車主或乘客待觀察車外情況后延時(shí)繼電器已經(jīng)斷開了電源，于是蜂鳴器停響，車門又可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3所示，帶超聲波測(cè)距模塊的單片機(jī)作為5V電源連同延時(shí)繼電器的開關(guān)，如果檢測(cè)到側(cè)方或后方危險(xiǎn)障礙物，5V電源便被接通，此時(shí)延時(shí)繼電器也接通12V電源，推拉式電磁鐵6帶動(dòng)鎖銷5向齒輪10運(yùn)動(dòng)，使齒輪10位置鎖定，鎖止車門，防止其繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)與延時(shí)繼電器連接的蜂鳴器也上電，發(fā)出警報(bào)聲，而在2秒內(nèi)延時(shí)繼電器會(huì)保持通電，2秒過后解除對(duì)車門的鎖止，并再次進(jìn)行檢測(cè)以確定是否需要繼續(xù)鎖止車門。如圖4所示，車門開閉時(shí)的阻力矩都會(huì)根據(jù)圖中細(xì)點(diǎn)畫線的數(shù)值進(jìn)行分配，車門轉(zhuǎn)動(dòng)后帶動(dòng)齒條4移動(dòng)再帶動(dòng)齒輪10轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪10的轉(zhuǎn)動(dòng)引起限位器主軸10的豎直移動(dòng)進(jìn)而壓縮碟形彈簧組13，碟形彈簧組13會(huì)阻礙齒輪10的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)從而阻礙車門的轉(zhuǎn)動(dòng)，即提供了阻力矩，本實(shí)施例中采用了較厚同時(shí)剛度較大的A類碟形彈簧，所以其提供的軸向力接近于螺旋彈簧即基本接近線性，最后體現(xiàn)在車門開閉時(shí)的阻力矩也基本呈線性趨勢(shì)。同時(shí)選取不同的初始阻力矩，也即車門在零轉(zhuǎn)角時(shí)的阻力矩可以使阻力矩曲線產(chǎn)生不同的變化，以滿足不同的使用需求，實(shí)際阻力矩的調(diào)整可以通過下鎖緊螺母15的旋緊或旋松實(shí)現(xiàn)。利用上述的機(jī)械結(jié)構(gòu)可以使限位力矩的來源，即梯形螺紋整體隱藏在車門飾板之內(nèi)，防止了灰塵或是滴的進(jìn)入，安裝時(shí)加一次潤滑脂便可以保持很長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的阻力矩，并且實(shí)現(xiàn)了無級(jí)限位的功能，克服了傳統(tǒng)的車門限位器的缺陷，同時(shí)配合集成的電子鎖止裝置可以有效防止車門撞上側(cè)方或者后方停止或是移動(dòng)的障礙物，防止事故的發(fā)生。