一种用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统的制作方法

本发明涉及汽车车身附件，尤其是一种用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统。

背景技术：

1、随着消费者对汽车使用便利性要求的不断提高，电动尾门系统已在乘用车市场得到广泛应用。目前主流的电动尾门方案均针对上掀式尾门（即尾门绕水平铰链轴向上翻转开启），通过线性电动撑杆配合电子控制单元（ecu）实现全自动开闭。

2、然而，在越野车、专业suv等车型中，侧开式尾门（即尾门绕竖直铰链轴向一侧旋转开启）因其独特的造型识别性与装载便利性而被广泛采用。此类车型的侧开式尾门通常还集成有外置备用轮胎，进一步增加了尾门的质量与转动惯量。

3、现有技术中，侧开式尾门普遍存在以下问题：

4、缺乏电动化驱动能力。目前市场上几乎所有侧开式尾门均采用纯手动操作方式，用户需手动推拉尾门完成开闭。随着车辆智能化程度的提升，手动操作方式已无法满足用户对便捷性的需求，尤其在双手负重、恶劣天气或夜间等场景下，手动操作体验较差。

5、上掀式电动系统无法直接移植。现有成熟的上掀式电动尾门方案中，线性电动撑杆沿门体翻转方向布置，其运动轴线与水平铰链轴相适配。然而，侧开式尾门的旋转轴线为竖直方向，尾门质量（含备胎可达60~80 kg）产生的重力方向与旋转轴线平行，不产生开闭方向的力矩；其开闭驱动力需施加于水平面内，驱动原理与上掀式尾门存在本质差异，现有上掀式电动系统无法直接应用于侧开式尾门。

6、现有技术中尚无一种结构简单、成本可控、可实现侧开式尾门全自动电动开闭与任意位置无极保持功能的完整系统方案，上述技术空白亟待填补。

技术实现思路

1、为了克服现有的不足，本发明提供了一种用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，电动撑杆，其一端通过车身侧球窝连接于车身上的第一固定安装点b1，另一端通过尾门侧球窝连接于尾门上的第一随动安装点t1；所述电动撑杆内部集成有电机-齿轮箱组件、线束组件、丝杆组件及霍尔传感器；所述电动撑杆为无机械弹簧式撑杆，用于将电能经电机-齿轮箱组件减速、丝杆组件转换后，通过推杆输出线性推拉力；所述霍尔传感器用于实时输出与电机转子磁极位置对应的数字脉冲信号；

3、电子控制单元ecu，安装在尾门门体内侧的安装支架上，并通过所述线束组件与所述电动撑杆电连接；所述ecu被配置为采集所述霍尔传感器的脉冲数量及频率，以换算得到推杆的当前伸出量及运动速度，实现位置闭环控制；

4、无极限位器，包括无极限位器本体，所述无极限位器本体一端通过车身侧铰接接头和支架固定于车身上的第二固定安装点b2，另一端通过尾门侧球窝铰接于尾门上的第二随动安装点t2；所述无极限位器为纯被动式液压装置，内部设有密封组件、液压腔、油道和节流阀；

5、其中，所述电动撑杆1输出的线性推/拉力f1作用于第一随动安装点t1，该力与t1至竖直铰链轴中心h的垂直距离d1构成驱动门体绕竖直铰链轴旋转的力矩m_drive；当所述驱动力矩在t2处产生的分力矩超过所述无极限位器的液压保持力矩m_stop时，液压油在压差作用下流经节流阀，允许门体运动；当驱动力撤除时，液压油停止流动，无极限位器自动形成液压静态保持。

6、进一步地，所述车身侧球窝与第一固定安装点b1的配合结构、所述尾门侧球窝与第一随动安装点t1的配合结构、所述车身侧铰接接头与第二固定安装点b2的配合结构、以及所述尾门侧球窝与第二随动安装点t2的配合结构，均被配置为允许相应部件在门体旋转过程中随动转向，以适应撑杆轴线方向的持续变化。

7、进一步地，所述ecu被进一步配置为：

8、接收用户的开闭指令，并根据内置位置参数及当前位置信息控制电动撑杆的运动方向及速度曲线；

9、在关门末段，当判定门体距全关位置处于预设角度范围内时，自动切换至高力输出模式，以提升驱动力矩克服密封条弹性回复力，实现密封压合控制。

10、进一步地，所述ecu还具备防夹保护功能：实时监测所述电机-齿轮箱组件的驱动电流，当检测到因障碍物引起的异常阻力导致电流突增时，控制电机停止运转并反向驱动执行短距离退让。

11、进一步地，所述无极限位器的工作响应完全由外部作用力驱动，其液压保持力矩m_stop为常数或随位移变化的设定值；在所述电动撑杆停止输出驱动力矩后，无论门体处于何种开度，所述无极限位器内部的液压油停止流动，在当前位置形成静态锁止，且保持状态无需持续通电。

12、进一步地，所述电动撑杆输出的有效驱动力矩 m_drive 满足力矩约束公式：m_drive ≥m_stop +m_f + m_g + m_i；其中，m_drive为电动撑杆有效驱动力矩；m_stop为无极限位器液压保持力矩；m_f为竖直铰链轴承摩擦力矩；m_g 为坡道工况重力分量力矩；m_i为尾门转动惯量产生的惯性力矩；电动撑杆额定输出力在各阻力力矩总和基础上预留不低于 20% 的安全余量。

13、进一步地，所述电动撑杆1与所述无极限位器3在控制层面完全解耦，两者之间不存在任何电气信号交互；所述电动撑杆专职承担主动驱动功能，所述无极限位器3专职承担被动阻尼及位置保持功能，两者仅通过尾门在力学上产生耦合。

14、进一步地，所述m_drive= f1 × d1(θ)，随开度角θ动态变化；

15、所述m_f = w × r × μ，其中，r为轴承接触半径，μ为摩擦系数；

16、所述m_g 为坡道工况重力分量力矩，当车辆停放于坡道导致铰链轴偏离竖直方向时产生，其最大值为w × l_cg × sinα，其中，w为门体总重、l_cg为质心至铰链轴水平距离、α为铰链轴偏离竖直方向的角度；

17、所述m_i = j × α_angular，其中，j为转动惯量，α_angular为角加速度。

18、本发明的有益效果：首次提出了针对侧开式尾门的完整电动化解决方案，解决了上掀式电动系统无法移植的难题；电动撑杆负责主动驱动，无极限位器负责被动阻尼与保持，两者无电气交联，仅通过力学耦合，降低了系统复杂度，提高了可靠性；无极限位器利用液压静态锁止，可在任意开度实现尾门的稳定保持，有效抵抗侧风及坡道力矩，且保持过程零功耗；具备防夹保护、软起软停、密封压合控制等功能，提升了nvh性能；手动模式下无需解锁机构，断电情况下仍可顺畅操作，实现了手动与电动的无缝兼容。

1.一种用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，电动撑杆（1），其一端通过车身侧球窝（15）连接于车身上的第一固定安装点（b1），另一端通过尾门侧球窝（16）连接于尾门上的第一随动安装点（t1）；所述电动撑杆（1）内部集成有电机-齿轮箱组件（11）、线束组件（12）、丝杆组件（13）及霍尔传感器；所述电动撑杆（1）为无机械弹簧式撑杆，用于将电能经电机-齿轮箱组件（11）减速、丝杆组件（13）转换后，通过推杆（14）输出线性推拉力；所述霍尔传感器用于实时输出与电机转子磁极位置对应的数字脉冲信号；

2.根据权利要求1所述的用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，所述车身侧球窝（15）与第一固定安装点（b1）的配合结构、所述尾门侧球窝（16）与第一随动安装点（t1）的配合结构、所述车身侧铰接接头（33）与第二固定安装点（b2）的配合结构、以及所述尾门侧球窝（34）与第二随动安装点（t2）的配合结构，均被配置为允许相应部件在门体旋转过程中随动转向，以适应撑杆轴线方向的持续变化。

3.根据权利要求1所述的用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，所述ecu（2）被进一步配置为：

4.根据权利要求1所述的用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，所述ecu（2）还具备防夹保护功能：实时监测所述电机-齿轮箱组件（11）的驱动电流，当检测到因障碍物引起的异常阻力导致电流突增时，控制电机停止运转并反向驱动执行短距离退让。

5.根据权利要求1所述的用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，所述无极限位器（3）的工作响应完全由外部作用力驱动，其液压保持力矩m_stop为常数或随位移变化的设定值；在所述电动撑杆（1）停止输出驱动力矩后，无论门体处于何种开度，所述无极限位器（3）内部的液压油停止流动，在当前位置形成液压静态锁止，且保持状态无需持续通电。

6.根据权利要求1所述的用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，所述电动撑杆输出的有效驱动力矩 m_drive 满足力矩约束公式：m_drive ≥m_stop+m_f + m_g + m_i；其中，m_drive为电动撑杆有效驱动力矩；m_stop为无极限位器液压保持力矩；m_f为竖直铰链轴承摩擦力矩；m_g 为坡道工况重力分量力矩；m_i 为尾门转动惯量产生的惯性力矩；电动撑杆额定输出力在各阻力力矩总和基础上预留不低于 20% 的安全余量。

7.根据权利要求1所述的用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，所述电动撑杆（1）与所述无极限位器（3）在控制层面完全解耦，两者之间不存在任何电气信号交互；所述电动撑杆（1）专职承担主动驱动功能，所述无极限位器（3）专职承担被动阻尼及位置保持功能，两者仅通过尾门在力学上产生耦合。

8.根据权利要求6所述的用于汽车侧开式尾门的电动开闭与无极位置保持系统，其特征是，