Automobile Parts  2021.06
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收稿日期:2020-12-02
作者简介：周星栋(1982 )，男，硕士研究生，工程师，主要从事汽车四门两盖及其密封系统的开发工作㊂E-mail:zhouxingdong@csvw㊂
种气弹was
moment
最后，还利用封闭式环境温度箱对尾门系统操作力进行不同温度下的实车测试，从而验证了相关结论的准确性㊂
(1)力矩㊁(2)簧力F close =
M s ,2-M G ,2H hand ,2=2ˑF s ,2ˑH s ,2-M G ,2
H hand ,2
(3)
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41
值比，其大小主要取决于延伸前后气弹簧腔体体积的变化量，与气弹簧内部空间尺寸相关㊂方向相反的摩擦力导致了延伸和压缩行程之间的力值差㊂另外，气弹簧内部压力受理想气体状态方程的约束，不同温度下气弹簧输出的力值差别较大㊂为了简化计算，忽略了弹簧摩擦力㊂
图3㊀气弹簧输出力曲线
气弹簧设计流程
确定了尾门的重力矩㊁开闭操作点，并根据空间布置初步选定挂点以后，接下来介绍气弹簧设计，其设计根据低温关闭力-30ħ确定F3值
气弹簧系统设计的第一优先级，是在考虑气弹簧制
30Nˑ
,
(4)
计算常温和高温关闭力
根据理想气体状态方程pV=nRT将F-30ħ
三厢车4转化到常温和高温下，并代入式(3)计算常温和高温关闭力㊂理想气体状态方程中T为热力学温度,-30ħ㊁20ħ和80ħ对应的热力学温度分别为243.15K㊁293.15K和353.15K㊂F20ħ3=293.15K
243.15KˑF-30ħ3(5)
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图4㊀普通气弹簧尾门操作力曲线
)
式中:R 为尾门外边缘绕铰链轴旋转半径;r 为重心绕铰链轴旋转半径㊂
可以看出，低温下的关闭速度将会是最苛刻的，将
相关参数代入式(9)，得到设计的自由关闭速度为
1.43m /s ，如果考虑顾客额外的关闭力加载，关闭能量
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图5㊀尾门完全打开时受力分析图
(15)(16)(17)
，尾㊂(15)㊁气体可以在控制阀两侧自由移动，顶杆向外延伸过程中惰性气体压力变化较小，弹簧表现出较小的k 值，在延伸位置具有相对较大的输出力；常温和高温时，补偿阀关闭，惰性气体只能从阀左侧向右侧移动，顶杆向外延伸过程中惰性气体压力变化较大，弹簧表现出较
大的k 值，顶杆在延伸位置具有相对较小的输出力㊂
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低温时补偿阀打开,k 值较小，气弹簧在延伸位置输出力较大，有利于保证20N 的低温保持力；常温和高
温时补偿阀关闭,k 值较大，气弹簧在延伸位置输出力有利于降低关闭力㊂因此,TCV 气弹簧可以很好兼顾尾门关闭的低温安全性和高温舒适性㊂但是，由于压缩位置气弹簧的输出力不受补偿阀影响，所以选用气弹簧方案的开启力特性与选用普通气弹簧基本相，低温死点优化不明显,TCV 气弹簧方案还是不能完全满足安全和舒适性设计要求㊂
图8㊀选用TCV 气弹簧尾门操作力曲线
3.2㊀复合式气弹簧
复合式气弹簧由机械弹簧和普通气弹簧并联布置而
成，如图9所示㊂复合式气弹簧的输出力主要由机械弹簧提供，气弹簧辅助起到调整开闭速度的作用㊂复合式
3.3㊀力，复合式气弹簧可以同时优化关闭力和开启力开启力/N 关闭力/N
-30ħ
20ħ
80ħ
-30ħ
20ħ
80ħ
普通气弹簧118.274.426.720.3100.6187.8TCV 气弹簧118.27215.620.368157.5复合式气弹簧
81.5
62.6
39.4
26.9
63.3
107.7