技术领域
[0001] 本
发明涉及一种车门铰链固定支座自动分离系统及方法。
背景技术
[0002] 车门铰链及其固定装置是
汽车中很重要的零部件。铰链的作用就是连接车门和
车身，
支撑车门让车门牢固地挂在车身上并可以让车门绕铰链转动。而车门铰链的固定支座是连接车门铰链和车身的重要装置，铰链所受车门的
力经过铰链固定底座才传递至车身，因此对其有着较高的要求。
[0003] 在很多交通事故中，由于在碰撞的过程中车身、车门等发生较大
变形，从而导致车门无法正常打开，因此车内乘员将受到二次伤害或因得不到及时的
治疗而死亡。如在高速公路上发生交通事故，交通法规定驾驶员应及时在车后设置警示标志，以防后车与事故车发生二次撞击，而且要求车内乘员也应该及时逃离事故车辆。另外，若发生交通事故之后，如果车内乘员因伤势较重无法逃离事故车辆时，而前来救援交通执法人员及医护人员往往不配备破拆设备，所以无法及时的将车内受伤乘员及
时移出车外进行救治，从而增大了救援时间，因此有可能使车内员因无法及时的得到救治而死亡。
[0004] 因此，有必要设计一种能够解决因车门或车身变形时无法正常打开车门的问题的系统及方法。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种车门铰链固定支座自动分离系统及控制方法，用于解决因车门或车身变形时无法正常打开车门的问题。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
[0007] 一种车门铰链固定支座自动分离系统，包括车门铰链固定支座1、第一推力
轴承2、自动分离支座3、第一预紧力
弹簧4、第二预紧力弹簧5、第一滑
阀6、销轴7、底座外轴8、底座芯轴9、第二
滑阀10、转
角传感器11、底座12、螺帽13、第二
推力轴承14、第三推力轴承15、螺杆16、第四推力轴承17、
电机、碰撞传感器和
控制器。
[0008] 其中车门铰链固定支座1与螺杆16刚性连接，螺杆16右端设有螺帽13；车门铰链固定支座1与自动分离支座3之间装有第一推力轴承2；自动分离支座3与第一滑阀6(通过
螺纹)刚性连接；第一滑阀6外套有第一预紧力弹簧4，第一预紧力弹簧4右端与第二推力轴承14相
接触，左端与自动分离支座3内表面相接触，安装完成后第一预紧力弹簧4处于压缩状态；第二推力轴承14右端与底座芯轴9左端面所接触；第一滑阀6右端的凹槽与第二滑阀10左端的凸台相互配合，两者端面之间留有一定的间隙，第二滑阀10与电机的
输出轴刚性连接；第一滑阀6内部装有第二预紧力弹簧5，第二预紧力弹簧5套在螺杆16外，左端通过第四推力轴承17与自动分离支座3内表面相接触，右端通过第三推力轴承15与螺帽13左侧相接触，螺帽能在第一滑阀6内部
水平移动，安装完成后第二预紧力弹簧5处于压缩状态；底座外轴8上设有斜槽和长槽，斜槽顶端与长槽最右端对接；自动分离支座3右端外表面的7销轴与底座外轴8上的斜槽相配合；转角传感器11装于电机输出轴上，碰撞传感器安装于车上，转角传感器和碰撞传感器的输出端均与控制器连接；接蜂鸣器；车门铰链与车门铰链固定支座1相连接，底座12固定在车身上。
[0009] 由于第一预紧力弹簧4和第二预紧力弹簧5在安装完成之后处于压缩状态，第一预紧力弹簧4的右端为不可轴向移动的第二推力轴承14，第一预紧力弹簧4的左端为自动分离支座，而销轴受到底座外轴斜槽的阻挡，所以第一预紧力弹簧4左端有推动自动分离支座向左移动的趋势；而第二预紧力弹簧5的左端为不可轴向移动的第四推力轴承17，第二预紧力弹簧5的右端通过第三推力轴承15与螺帽相连接，而螺帽可以在第一滑阀6内部水平移动，所以在第二预紧力弹簧5的作用下，第三推力轴承15向右推动螺帽，螺帽通过螺杆拉动车门铰链固定支座向右移动，从而使得车门固定支座紧靠在第一推力轴承2的左端面上，而第一推力轴承2受自动分离支座的右端面的阻挡无法向右移动，因此第三推力轴承15、螺帽、螺杆和车门铰链固定支座产生向右运动的趋势，在该运动趋势下，车门铰链固定支座与固定在车身上的底座12紧密连接。
[0010] 在第一预紧力弹簧4的作用下，自动分离支座和底座有相对分离的趋势。又由于自动分离支座销轴和底座外轴上的斜槽配合，使得只有在自动分离支座的销轴转动至与长槽对齐，即销轴的轴线与长槽的轴线在一个平面内时，自动分离支座才可以和底座相分离。正常情况下，自动分离支座通过销轴被底座外轴斜槽所阻挡，无法与底座外轴相分离。
[0011] 第一滑阀6右端的凹槽和第二滑阀10左端的凸台相互配合，当第二滑阀10在电机的带动下逆
时针转动时(转动方向参考图3)，第二滑阀10通过左端的凸台和第一滑阀6右端的凹槽的配合带动第一滑阀6转动，由于第一滑阀6与自动分离支座之间是刚性连接，所以第一滑阀6将带动自动分离支座转动。同时，在自动分离支座转动时，销轴将沿着底座外轴上的斜槽逆时针转动，此时在斜面的作用下，自动分离支座、第一滑阀6向右移动，进一步压缩第一预紧力弹簧4，而第一滑阀6左端面和第二滑阀10右端面之间预设有一定的间隙，因此在第一滑阀6向右移动的过程中，第二滑阀10不会对其运动造成干涉。当销轴转动至与长槽对齐，即销轴的轴线与长槽的轴线在一个平面内时，底座外轴对销轴的水平约束消失，此时在第一预紧力弹簧4的作用下，自动分离支座向左移动一定的距离，与底座相分离。
[0012] 在电机逆时针转动的过程中(转动方向参考图3)，由于车门铰链固定支座通过车门铰链与车门连接，处于不可转动状态；而底座被固定在车身上，因此在电机的带动之下，只有第二滑阀10、第一滑阀6、自动分离支座可以转动。自动分离支座与底座和车门铰链固定支座之间、第一滑阀6与螺帽、第一预紧力弹簧4和第二预紧力弹簧5之间将产生较大的滑动
摩擦力。通过设置4个推力轴承，可以将上述滑动摩擦转换为
滚动摩擦，可以降低电机的输出功率，从而在装配车门铰链固定支座自动分离系统时可选用小功率电机，以此来降低系统成本。
[0013] 进一步地，还包括蜂鸣器18，蜂鸣器与控制器的一个输出端相连，用于接收控制器发送的车门铰链固定支座自动分离系统已完成分离工作的
信号，提示车内乘员车门可以被动打开。
[0014] 进一步地，所述碰撞传感器包括第一碰撞传感器和第二碰撞传感器；第一碰撞传感器安装在车辆
发动机仓的前方(左前方和/或右前方)，第二碰撞传感器安装于控制器内部，控制器安装于
驾驶室内。
[0015] 第一碰撞传感器、第二碰撞传感器和车辆安全气囊系统中的碰撞传感器共用。所述第一碰撞传感器为触发碰撞传感器(碰撞强度传感器)，第二碰撞传感器为防护碰撞传感器(安全碰撞传感器)；
[0016] 本发明还提供了一种车门铰链固定支座自动分离方法，当车辆启动之后，控制器时刻采集第一碰撞传感器和第二碰撞传感器信号并进行运算，然后与内存中所存储的数据进行分析对比得到车辆的碰撞信息；判断车辆发生了碰撞时(在车辆发生剧烈碰撞时，碰撞传感器检测到车辆的碰撞信息，并发送至控制器)，控制器向电机发送开启并逆时针转动的信号，使电机逆时针转动。在电机转动的过程中控制器不断地采集转角传感器的转角信号，得出电机转动的角度。设长槽周向对称线与底座轴线所形成平面为A，销轴半径为Rmm，在销轴正常安装到位的条件下，即销轴位于斜槽底部时，销轴的轴线与平面A之间的夹角为α，且销轴轴线至长槽最右端的水平距离为Lmm，则当电机输出轴转角为α时，则销轴在斜槽的限制下向右移动L-Rmm，此时销轴恰好可以与长槽对齐。当控制器检测到电机转动的角度恰好使销轴转至与长槽对齐时，即销轴的轴线与长槽的轴线在一个平面内时，控制器控制电机停止转动。此时自动分离支座和底座间水平约束力消失，自动分离支座将在第一预紧力弹簧4的预紧力作用之下向左移动一定距离，随着第一预紧力弹簧4的伸长，第一预紧力弹簧4预紧力消失。此时控制器将向蜂鸣器发送此时车门铰链固定支座自动分离系统已完成分离工作的信号，此时蜂鸣器开始提示车内乘员车门可以被动打开，此时车内乘员可以直接向外轻轻推动车门即可使其打开。
[0017] 只有当第一碰撞传感器和第二碰撞传感器同时发出碰撞信号时，控制器控制电机转动；只有第一碰撞传感器或第二碰撞传感器发出碰撞信号时，控制器不控制电机转动。通过该设定可以避免误触发，如车辆检修时，维修人员可能使得碰撞传感器发生误触，使得第一碰撞传感器发出碰撞信号，但因为此时位于驾驶室中的第二碰撞传感器不会发出碰撞信号，控制器不会控制电机转动；只有当车辆整体惯性达到第一碰撞传感器和第二碰撞传感器同时发出碰撞信号时，此时控制器才会控制电机转动，使得车门可以被动打开。
[0018] 当车辆发生碰撞之后，且车门铰链固定支座分离系统已经完成工作。此时，若未因车辆变形导致车门无法正常打开，则只需在电机停机的状态，将自动分离支座向右推动压缩第一预紧力弹簧4，直至销轴移动至底座外轴长槽最右端，然后再按图3中顺时针的方向转动至底座外轴斜槽底端处，此时车门铰链固定支座自动分离系统仍可继续使用。
[0019] 有益效果：
[0020] 本发明一种车门铰链固定支座自动分离系统及方法，可以在车辆发生交通事故后，由电机带动第二滑阀10及第一滑阀6转动从而带动自动分离支座转动，当销轴转至与底座外轴长槽对齐时，车门铰链固定支座将与底座之间的水平约束力消失，此时无论车内乘员或车外救援人员都可以轻松将车门打开。采用本发明，在车辆因交通事故而导致车门无法正常打开时，则车内乘员只需轻轻推动车门即可将车门打开，从而可以使车内乘员可以迅速逃离事故车辆，而且车外救援人员也可以从车外轻松将车门打开，可以有效的缩短救援时间；而且车门铰链固定支座自动分离系统可以多次使用。本发明对车门铰链和铰链支座设计制造具有重要的技术参考价值。
附图说明
[0021] 图1一种车门铰链固定支座自动分离系统剖视图
[0022] 图2一种车门铰链固定支座自动分离系统正视图
[0023] 图3一种车门铰链固定支座自动分离系统A-A剖面图
[0024] 附图标记说明：1、车门铰链固定支座；2、推力轴承1；3、自动分离支座；4、第一预紧力弹簧4；5、第二预紧力弹簧5；6、第一滑阀6；7、销轴；8、底座外轴；9、底座芯轴；10、第二滑阀10；11、转角传感器；12、底座；13、螺帽；14、第二推力轴承14；15、第三推力轴承15；16、螺杆；17、第四推力轴承17；18、蜂鸣器；19、底座外轴斜槽；20、底座外轴长槽。
具体实施方式
[0025] 下面将结合附图，对本发明方法进行清楚、完整地描述。
[0026] 参见图1～图3，本发明公开了一种车门铰链固定支座自动分离系统，包括车门铰链固定支座1、第一推力轴承2、自动分离支座3、第一预紧力弹簧4、第二预紧力弹簧5、第一滑阀6、销轴7、底座外轴8、底座芯轴9、第二滑阀10、转角传感器11、底座12、螺帽13、第二推力轴承14、第三推力轴承15、螺杆16、第四推力轴承17、电机、碰撞传感器和控制器。
[0027] 其中车门铰链固定支座1与螺杆16刚性连接，螺杆16右端设有螺帽13；车门铰链固定支座1与自动分离支座3之间装有第一推力轴承2；自动分离支座3与第一滑阀6通过螺纹刚性连接；第一滑阀6外套有第一预紧力弹簧4，第一预紧力弹簧4右端与第二推力轴承14相接触，左端与自动分离支座3内表面相接触，安装完成后第一预紧力弹簧4处于压缩状态；第二推力轴承14右端与底座芯轴9左端面所接触；第一滑阀6右端的凹槽与第二滑阀10左端的凸台相互配合，两者端面之间留有一定的间隙，第二滑阀10与电机的输出轴刚性连接；第一滑阀6内部装有第二预紧力弹簧5，第二预紧力弹簧5套在螺杆16外，左端通过第四推力轴承17与自动分离支座3内表面相接触，右端通过第三推力轴承15与螺帽13左侧相接触，螺帽能在第一滑阀6内部水平移动，安装完成后第二预紧力弹簧5处于压缩状态；底座外轴8上设有斜槽和长槽，斜槽顶端与长槽最右端对接；自动分离支座3右端外表面的7销轴与底座外轴8上的斜槽相配合；转角传感器11装于电机输出轴上，碰撞传感器安装于车上，转角传感器和碰撞传感器的输出端均与控制器连接；接蜂鸣器；车门铰链与车门铰链固定支座1相连接，底座12固定在车身上。
[0028] 由于第一预紧力弹簧4和第二预紧力弹簧5在安装完成之后处于压缩状态，第一预紧力弹簧4的右端为不可轴向移动的第二推力轴承14，第一预紧力弹簧4的左端为自动分离支座，而销轴受到底座外轴斜槽的阻挡，所以第一预紧力弹簧4左端有推动自动分离支座向左移动的趋势；而第二预紧力弹簧5的左端为不可轴向移动的第四推力轴承17，第二预紧力弹簧5的右端通过第三推力轴承15与螺帽相连接，而螺帽可以在第一滑阀6内部水平移动，所以在第二预紧力弹簧5的作用下，第三推力轴承15向右推动螺帽，螺帽通过螺杆拉动车门铰链固定支座向右移动，从而使得车门固定支座紧靠在第一推力轴承2的左端面上，而第一推力轴承2受自动分离支座的右端面的阻挡无法向右移动，因此第三推力轴承15、螺帽、螺杆和车门铰链固定支座产生向右运动的趋势，在该运动趋势下，车门铰链固定支座与固定在车身上的底座12紧密连接。
[0029] 在第一预紧力弹簧4的作用下，自动分离支座和底座有相对分离的趋势。又由于自动分离支座销轴和底座外轴上的斜槽配合，使得只有在自动分离支座的销轴转动至与长槽对齐，即销轴的轴线与长槽的轴线在一个平面内时，自动分离支座才可以和底座相分离。正常情况下，自动分离支座通过销轴被底座外轴斜槽所阻挡，无法与底座外轴相分离。
[0030] 第一滑阀6右端的凹槽和第二滑阀10左端的凸台相互配合，当第二滑阀10在电机的带动下逆时针转动时(转动方向参考图3)，第二滑阀10通过左端的凸台和第一滑阀6右端的凹槽的配合带动第一滑阀6转动，由于第一滑阀6与自动分离支座之间是刚性连接，所以第一滑阀6将带动自动分离支座转动。同时，在自动分离支座转动时，销轴将沿着底座外轴上的斜槽逆时针转动，此时在斜面的作用下，自动分离支座、第一滑阀6向右移动，进一步压缩第一预紧力弹簧4，而第一滑阀6左端面和第二滑阀10右端面之间预设有一定的间隙，因此在第一滑阀6向右移动的过程中，第二滑阀10不会对其运动造成干涉。当销轴转动至与长槽对齐，即销轴的轴线与长槽的轴线在一个平面内时，底座外轴对销轴的水平约束消失，此时在第一预紧力弹簧4的作用下，自动分离支座向左移动一定的距离，与底座相分离。
[0031] 在电机逆时针转动的过程中(转动方向参考图3)，由于车门铰链固定支座通过车门铰链与车门连接，处于不可转动状态；而底座被固定在车身上，因此在电机的带动之下，只有第二滑阀10、第一滑阀6、自动分离支座可以转动。自动分离支座与底座和车门铰链固定支座之间、第一滑阀6与螺帽、第一预紧力弹簧4和第二预紧力弹簧5之间将产生较大的滑动摩擦力。通过设置4个推力轴承，可以将上述滑动摩擦转换为滚动摩擦，可以降低电机的输出功率，从而在装配车门铰链固定支座自动分离系统时可选用小功率电机，以此来降低系统成本
[0032] 进一步地，还包括蜂鸣器18，蜂鸣器与控制器的一个输出端相连，用于接收控制器发送的车门铰链固定支座自动分离系统已完成分离工作的信号，提示车内乘员车门可以被动打开。
[0033] 进一步地，所述碰撞传感器包括第一碰撞传感器和第二碰撞传感器；第一碰撞传感器安装在发动机仓的左前方和/或右前方，第二碰撞传感器安装于控制器内部，控制器安装于驾驶室内。
[0034] 第一碰撞传感器、第二碰撞传感器和车辆安全气囊系统中的碰撞传感器共用。所述第一碰撞传感器为触发碰撞传感器(碰撞强度传感器)，第二碰撞传感器为防护碰撞传感器(安全碰撞传感器)；
[0035] 本发明还公开了一种车门铰链固定支座自动分离方法，当车辆启动之后，控制器时刻采集第一碰撞传感器和第二碰撞传感器信号并进行运算，然后与内存中所存储的数据进行分析对比得到车辆的碰撞信息；判断车辆发生了碰撞时(在车辆发生剧烈碰撞时，碰撞传感器检测到车辆的碰撞信息，并发送至控制器)，控制器向电机发送开启并逆时针转动的信号，使电机逆时针转动。在电机转动的过程中控制器不断地采集转角传感器的转角信号，得出电机转动的角度。设长槽周向对称线与底座轴线所形成平面为A，销轴半径为Rmm，在销轴正常安装到位的条件下，即销轴位于斜槽底部时，销轴的轴线与平面A之间的夹角为α，且销轴轴线至长槽最右端的水平距离为Lmm，则当电机输出轴转角为α时，则销轴在斜槽的限制下向右移动L-Rmm，此时销轴恰好可以与长槽对齐。当控制器检测到电机转动的角度恰好使销轴转至与长槽对齐时，控制电机停止转动。此时自动分离支座和底座间水平约束力消失，自动分离支座将在第一预紧力弹簧4的预紧力作用之下向左移动一定距离，随着第一预紧力弹簧4的伸长，第一预紧力弹簧4预紧力消失。此时控制器将向蜂鸣器发送此时车门铰链固定支座自动分离系统已完成分离工作的信号，此时蜂鸣器开始提示车内乘员车门可以被动打开，此时车内乘员可以直接向外轻轻推动车门即可使其打开。
[0036] 只有当第一碰撞传感器和第二碰撞传感器同时发出碰撞信号时，控制器控制电机转动；只有第一碰撞传感器或第二碰撞传感器发出碰撞信号时，控制器不控制电机转动。通过该设定可以避免误触发，如车辆检修时，维修人员可能使得碰撞传感器发生误触，使得第一碰撞传感器发出碰撞信号，但因为此时位于驾驶室中的第二碰撞传感器不会发出碰撞信号，控制器不会控制电机转动；只有当车辆整体惯性达到第一碰撞传感器和第二碰撞传感器同时发出碰撞信号时，此时控制器才会控制电机转动，使得车门可以被动打开。
[0037] 当车辆发生碰撞之后，且车门铰链固定支座分离系统已经完成工作。此时，若未因车辆变形导致车门无法正常打开，则只需在电机停机的状态，将自动分离支座向右推动压缩第一预紧力弹簧4，直至销轴移动至底座外轴长槽最右端，然后再按图3中顺时针的方向转动至底座外轴斜槽底端处，此时车门铰链固定支座自动分离系统仍可继续使用。
