一种单电机控制滑门系统及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆车门系统技术领域，尤其涉及一种单电机控制滑门系统及车辆。


背景技术：

2.随着智能化的发展，汽车电动化将是未来趋势，现在电动车车身地板下面都布置了动力电池，为了能布置下传统滑门，车辆的下导轨就不得不缩小电池包y向尺寸，这就导致续航严重缩水，而目前现有技术的滑门系统均不能有效解决上述问题。
3.比如，申请号为cn201711135469.6的专利公开了一种侧滑门结构及具有其的车辆，其中，侧滑门结构包括门体，侧滑门结构还包括：支撑轨，门体可滑动地设置在支撑轨上；推出机构，用于驱动支撑轨在车体的横向方向上移动；滑动机构，当支撑轨在推出机构的驱动下处于伸出位置时，滑动机构能够驱动门体沿纵向方向在支撑轨上滑动，其中，纵向方向垂直于车体的横向方向；该侧滑门结构虽然解决了现有技术中的车门在狭小空间内无法正常打开的问题，但该技术方案的结构非常复杂，成本较高，对布置空间要求也非常高，车门的造型需要非常方正，对车顶空间占用较多，这样将影响乘客头部空间，其只能用于有框车门，不能用于无框车门，而玻璃天幕是新能源车的趋势，该方案也不适用。
4.另外，申请号为cn201810193504.8的专利公开了一种大开度滑移门机构，包括上开门机构和下开门机构；上开门机构包括上横向推门机构和上纵向移门机构；上横向推门机构包括滑座、固定在滑座底面上的直线轴承、与直线轴承滑动配合的支撑杆、设置于滑座底面上的第一菱形铰接机构、以及设置于滑座顶面上的第一横向推门电机；所述下开门机构包括电机座、固定设置于电机座顶面上的第二横向推门电机、以及设置于第二电机座底面上的第二菱形铰接机构。该专利方案具有移门结构简单、紧凑，门开启尺寸大，体积小，重量轻，成本低，控制简单等优点。但是其使用两个电机分别控制滑门的推开和滑动，且其推开结构和滑动机构分开设置，占用大量安装空间，结构还是不够紧凑，不适合于电动车的安装，成本也较高。
5.因此，随着电动汽车的发展，以及玻璃天幕在汽车上的使用，现有的汽车滑门机构已经不能满足现有的需求，如何进一步的降低滑门系统的结构，降低成本，适用于现在电动汽车的发展趋势，是本领域需要进一步研究的课题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种单电机控制滑门系统及车辆，能够简化滑门系统的结构，使用一个电机带动滑门的向外推开和前后滑动，适用于电动汽车，成本也较低。
7.本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
8.一种单电机控制滑门系统，包括车身和车门，所述车门的下部设置有滑轨，所述车身与滑轨之间设置有铰链驱动总成，所述铰链驱动总成包括固定连接在车身上的车身安装件、滑动设置在滑轨上的铰链本体，所述铰链本体上转动连接有驱动臂和平衡杆，所述驱动
臂为中空结构，所述驱动臂和平衡杆远离铰链本体的一端与车身安装件转动连接；所述驱动臂内设置有电机，所述驱动臂靠近铰链本体的一侧内部设置有滑动机构，所述驱动臂靠近车身安装件的一侧内部设置有推门机构，所述电机与滑动机构传动连接，所述滑动机构与推门机构之间设置有传动机构。
9.进一步，所述滑动机构包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合，所述第一锥齿轮与电机的输出轴固定连接；所述第二锥齿轮的中心穿设有第一固定轴，所述第一固定轴上还固定连接有第一圆齿轮，所述第一圆齿轮上啮合有第二圆齿轮，所述第二圆齿轮的中心穿设有第二固定轴，所述第二圆齿轮上啮合有第三圆齿轮，所述第三圆齿轮的中心穿设有第三固定轴，所述第三固定轴上还固定安装有过渡同步带轮；所述铰链本体呈u型，所述铰链本体的两侧上均开设有第一安装孔，两个所述第一安装孔之间转动连接有铰链固定轴，位于所述铰链本体内的铰链固定轴上固定安装有滑动同步带轮，所述过渡同步带轮与滑动同步带轮之间啮合有过渡同步带；所述铰链本体的底面上设置有两个传动带通孔，两个所述传动带通孔的一侧均设置有安装板，安装板上设置有滑轮组件安装孔，两个所述安装板上均固定的设置有滑轮组件，所述滑轨内设置有滑动同步带，所述滑动同步带的两端与滑轨的两端固定连接，所述滑动同步带的中部与滑动同步带轮啮合，位于滑动同步带轮两侧的滑动同步带分别与两个滑轮组件张紧贴合；所述第一固定轴、第二固定轴和第三固定轴的两端均与驱动臂转动连接。
10.本技术方案在传动时，电机带动第一锥齿轮旋转，第一锥齿轮带动第二锥齿轮旋转，第二锥齿轮通过第一固定轴带动第一圆齿轮旋转，第一圆齿轮再带动第二圆齿轮旋转，第二圆齿轮通过的旋转又带动第三圆齿轮旋转，第三圆齿轮则通过第三固定轴带动过渡同步带轮旋转，最后再通过过渡同步带带动滑动同步带轮旋转，当滑动同步带轮转动时，滑动同步带不断和滑动同步带轮啮合和脱离，带动滑轨在滑轮组件的滑轮上前后运动，从而实现滑门的前后滑动，进行滑门的打开或关闭。
11.进一步，所述推门机构包括第四圆齿轮和第五圆齿轮，所述第四圆齿轮与第五圆齿轮啮合，所述第四圆齿轮的中心穿设有第四固定轴，所述第四固定轴的两端与驱动臂转动连接；所述车身安装件包括车身安装件本体，所述车身安装件本体呈u型，所述车身安装件的两侧上均开设有第二安装孔，所述第五圆齿轮的中心上固定连接有驱动臂固定轴，所述驱动臂固定轴的两端分别转动的连接在车身安装件本体两侧的第二安装孔上；所述传动机构设置于第四固定轴与第二固定轴之间。
12.本技术方案首先通过传动机构将第二固定轴上的转动扭矩传递到第四固定轴，第四固定轴再带动连接在其上的第四圆齿轮旋转，第四圆齿轮再带动第五圆齿轮旋转，第五圆齿轮再带动驱动臂固定轴转动，从而实现驱动臂在车身安装件本体上的转动。
13.进一步，所述传动机构包括固定安装在第三固定轴和第四固定轴上的转动同步带轮，两个转动同步带轮之间啮合有转动同步带。当第二圆齿轮被第一圆齿轮带动旋转时，通过第二固定轴将带动固定其上的转动同步带轮进行转动，再通过转动同步带的传动，带动固定在第四固定轴上的转动同步带轮转动，进而再通过第四固定轴带动第四圆齿轮转动，将位于滑动机构上的动力传动到推门机构。
14.进一步，所述铰链本体的底面上开设有若干个滑动组件安装孔，所述滑动组件安装孔上固定安装有滑动组件，所述滑动组件包括固定安装在滑动机构安装孔上固定杆和设
置在固定杆上的滑动件，所述滑动件滑动的设置在滑轨内。本技术方案在滑轨内设置滑动件，使得滑门在滑轨上滑动时，滑动更加的顺畅，同时也可以起到一定的导向和沿运动方向的稳定性作用。
15.进一步，所述车身安装件本体的底面上固定连接有关闭限位杆，所述车身安装件本体的一个侧面内壁上固定连接有开启限位杆。本技术方案如此的设置，当滑门向外推动到最大位置时，开启限位杆可以对驱动臂的端部进行限位，避免开启过大；当滑门关闭时，关闭限位杆同样的可以对驱动臂的端部进行限位，防止过度关闭使得车门和车身撞在一起。
16.进一步，所述车身安装件本体的一侧上开设有平衡杆固定孔，所述平衡杆固定孔上固定连接有第一平衡杆固定轴；所述铰链本体的一侧开设有平衡杆安装孔，所述平衡杆安装孔上固定连接有第二平衡杆固定轴，所述平衡杆的两端分别转动连接在第一平衡杆固定轴和第二平衡杆固定轴上。本技术方案如此的设置，可以使得平衡杆的两端分别转动的设置在车身安装件本体和铰链本体上，使得平衡杆与车身安装件本体、铰链本体和驱动臂一起构成一个平行四边形，保证平行四边形连杆运动过程稳定。
17.进一步，所述驱动臂包括可拆卸连接在一起的上安装壳和下安装壳，所述上安装壳和下安装壳的两端分别开设有供驱动臂固定轴穿过的上壳体通孔和供铰链固定轴穿过的下壳体通孔，所述铰链固定轴和驱动臂固定轴分别穿设在驱动臂两端的上壳体通孔和下壳体通孔上；所述上安装壳和下安装壳靠近铰链本体一端的相对一侧均设置有通过口。本技术方案如此的设置，使得驱动臂可以打开，对位于上安装壳和下安装壳内部的零部件进行维修更换，而上安装壳和下安装壳靠近铰链本体一端的相对一侧均设置有通过口，可以使得钢丝绳能够从通过口处穿过。
18.进一步，所述第一安装孔包括铰链固定轴上安装孔和铰链固定轴下安装孔，所述铰链固定轴上安装孔和铰链固定轴下安装孔分别设置在铰链本体的两侧，所述铰链固定轴转动的穿设在铰链固定轴上安装孔和铰链固定轴下安装孔上。本技术方案如此的设置，对铰链固定轴进行有效的支撑，然后将滑动同步带轮架设在铰链本体上，使得滑动同步带轮能够有效的带动滑动同步带移动，进而带动滑门的前后移动。
19.进一步，所述车身安装件本体的底面上开设有若干个与车身固定的车身安装孔，所述第二安装孔包括驱动臂下安装孔和驱动臂上安装孔，所述驱动臂下安装孔和驱动臂上安装孔同轴心的设置在车身安装件本体的两侧，所述驱动臂固定轴转动的设置在驱动臂下安装孔和驱动臂上安装孔上。本技术方案如此的设置，对驱动臂固定轴进行有效的支撑，然后将第五圆齿轮架设在车身安装件本体上，使得第五圆齿轮能够有效的带动驱动臂固定轴进行旋转，从而带动驱动臂固定轴进行转动，使得驱动臂可以绕驱动臂固定轴进行旋转，将车门向外滑动推开。
20.本发明还公开了一种车辆，所述车辆包括车辆本体和上述的单电机控制滑门系统。
21.本发明的一种单电机控制滑门系统，具有如下优点：
22.1、本发明在驱动臂内设置一个电机，由单个电机同时带动滑动机构和推门机构，对车辆的滑门进行同时推开和滑动，整个铰链驱动总成的零部件均安装在驱动臂内部，整体结构简单，成本较低。
23.2、本发明的铰链驱动总成的车身安装件可直接安装在车身的门槛上，滑轮组件、铰链本体和滑轨可以固定在车门上，对滑轨进行隐藏，巧妙的利用了车门下部和车身门槛之间的空间，占用空间小，因此，本发明既可以应用于现有的燃油车平台，也可以应用于纯电车平台；并且既可以应用于有框车门，还可以应用于无框车门。
24.3、本发明由驱动臂固定轴的轴心、第一平衡杆固定轴的轴心、第二平衡杆固定轴的轴心和铰链固定轴的轴心转动相连组成一个平行四边形的连杆，在连杆运动过程中，平行于固定连杆一侧的连杆始终保持平行于固定侧连杆，这样保证了车门在较小空间内就可以打开，车门运动轨迹一直平行于车身，没有突变，不会给人造成不适的情况。
25.4、本发明的车门在开启过程中，利用第一电机带动滑动机构，利用第二电机带动推门机构，开门时可以同时向外侧和向后运动，向外侧运动的由驱动臂固定轴的轴心、第一平衡杆固定轴的轴心、第二平衡杆固定轴的轴心和铰链固定轴的轴心转动相连组成的平行四边形连杆提供，向后运动为滑轮组件和滑轨提供，可以保证铰链刚度连杆悬臂在不太长的情况下，车门开口更大。
附图说明
26.图1为本发明一种单电机控制滑门系统的等轴测图；
27.图2为带滑轨的铰链驱动总成在关闭状态下的等轴测图；
28.图3为带滑轨的铰链驱动总成驱动臂转到90
°
状态下的等轴测图；
29.图4为带滑轨的铰链驱动总成驱动臂转到最大状态下的等轴测图；
30.图5为带滑轨的铰链驱动总成爆炸图；
31.图6为带滑轨的铰链驱动总成关闭状态下的俯视图；
32.图7为图6的正视图；
33.图8为图7沿b-b的剖视图；
34.图9为带滑轨的铰链驱动总成驱动臂转到90
°
状态下的俯视图；
35.图10为图9的正视图；
36.图11为图10沿a-a的剖视图；
37.图12为带滑轨的铰链驱动总成驱动臂转到最大位置状态下的俯视图；
38.图13为图12的正视图；
39.图14为图13沿c-c的剖视图；
40.图15为车身安装件的等轴测图；
41.图16为滑门铰链本体的等轴测图。
42.其中，图中各数字分别代表：
43.车身10、车门20、铰链驱动总成30、车身安装件301、第一平衡杆固定轴302、平衡杆303、第二平衡杆固定轴304、滑轨305、铰链本体306、铰链固定轴307、上安装壳308、驱动臂固定轴309、下安装壳310、第五圆齿轮311、第四圆齿轮312、第四固定轴313、转动同步带轮314、转动同步带315、电机316、第一锥齿轮317、第一圆齿轮318、第二锥齿轮319、第一固定轴320、第二固定轴321、第二圆齿轮322、第三固定轴323、第三圆齿轮324、过渡同步带轮325、过渡同步带326、滑动同步带轮327、滑动同步带328、滑动组件329、滑轮组件330、车身安装件本体3011、关闭限位杆3012、开启限位杆3013、车身安装孔3014、平衡杆固定孔3015、
驱动臂下安装孔3016、驱动臂上安装孔3017、铰链固定轴上安装孔3061、铰链固定轴下安装孔3062、滑动组件安装孔3063、滑轮组件安装孔3064、平衡杆安装孔3065。
具体实施方式
44.以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：
45.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容了解本发明的优点和功效。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的实施例，图中某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
46.本发明实施例的图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语的具体含义。
47.实施例1、
48.本实施例整体如图1-图16所示，本实施例的一种单电机控制滑门系统，包括车身10和车门20，车门20的下部内侧通过螺栓固定安装有滑轨305，车身10与滑轨305之间设置有铰链驱动总成30。
49.如图5、图8和图11所示，铰链驱动总成30包括通过螺栓固定连接在车身10上的车身安装件301、滑动设置在滑轨305上的铰链本体306，铰链本体306呈u型，铰链本体306的两侧分别开设有铰链固定轴上安装孔3061和铰链固定轴下安装孔3062，铰链固定轴上安装孔3061和铰链固定轴下安装孔3062之间转动连接有铰链固定轴307；铰链固定轴307上转动连接有驱动臂，驱动臂为中空结构，其包括可拆卸连接在一起的上安装壳308和下安装壳310，上安装壳308和下安装壳310的两端分别开设有供驱动臂固定轴309穿过的上壳体通孔和供铰链固定轴307穿过的下壳体通孔，上安装壳308和下安装壳310靠近铰链本体306一端的相对一侧均设置有通过口；驱动臂内安装有电机316，驱动臂靠近铰链本体306的一侧内部设置有滑动机构，驱动臂靠近车身安装件301的一侧内部设置有推门机构。
50.如图图5和15所示，车身安装件301包括车身安装件本体3011，车身安装件本体3011的一侧上开设有平衡杆固定孔3015，平衡杆固定孔3015上固定连接有第一平衡杆固定轴302；铰链本体306的同一侧开设有平衡杆安装孔3065，平衡杆安装孔3065上固定连接有第二平衡杆固定轴304，第一平衡杆固定轴302和第二平衡杆固定轴304上转动连接有平衡杆303。
51.如图5、图8和图11所示，滑动机构包括第一锥齿轮317和第二锥齿轮319，第一锥齿轮317与第二锥齿轮319啮合，第一锥齿轮317与电机316的输出轴固定连接；第二锥齿轮319的中心穿设有第一固定轴320，第一固定轴320上还固定连接有第一圆齿轮318，第一圆齿轮318上啮合有第二圆齿轮322，第二圆齿轮322的中心穿设有第二固定轴321，第二圆齿轮322上啮合有第三圆齿轮324，第三圆齿轮324的中心穿设有第三固定轴323，第三固定轴323上
还固定安装有过渡同步带轮325；位于铰链本体306内的铰链固定轴307上固定安装有滑动同步带轮327，过渡同步带轮325与滑动同步带轮327之间啮合有过渡同步带326。
52.铰链本体306的底面上设置有两个传动带通孔，两个传动带通孔的一侧均设置有安装板，两个安装板上均开设有滑轮组件安装孔3064，滑轮组件安装孔3064上固定安装有滑轮组件330，滑轨305内设置有滑动同步带328，滑动同步带328的两端与滑轨305的两端固定连接，滑动同步带328的中部与滑动同步带轮327啮合，位于滑动同步带轮327两侧的滑动同步带328分别与两个滑轮组件330张紧贴合；第一固定轴320、第二固定轴321和第三固定轴323的两端均与驱动臂的内部转动连接。铰链本体306的底面上还开设有两个滑动组件安装孔3063，每个滑动组件安装孔3063上固定安装有滑动组件329，滑动组件329包括固定安装在滑动机构安装孔上固定杆和设置在固定杆上的滚轮，滚轮滑动的设置在滑轨305内。
53.如图5、图8和图11所示，推门机构包括第四圆齿轮312和第五圆齿轮311，第四圆齿轮312与第五圆齿轮311啮合，第四圆齿轮312的中心穿设有第四固定轴313，第四固定轴313的两端与驱动臂转动连接。
54.如图5和图16所示，车身安装件本体3011呈u型，车身安装件本体3011的底面上固定连接有关闭限位杆3012，车身安装件本体3011的一个侧面内壁上固定连接有开启限位杆3013，车身安装件本体3011的底面上开设有若干个与车身10固定的滑动组件安装孔3063，车身安装件301的两侧上分别开设有驱动臂下安装孔3016和驱动臂上安装孔3017，第五圆齿轮311的中心上固定连接有驱动臂固定轴309，驱动臂固定轴309的两端分别转动的连接在车身安装件本体3011两侧的驱动臂下安装孔3016和驱动臂上安装孔3017上；传动机构设置于第四固定轴313与第二固定轴321之间。
55.如图5所示，第三固定轴323和第四固定轴313上还通过平键固定的安装有转动同步带轮314，两个转动同步带轮314之间啮合有转动同步带315。
56.本发明的实现过程方法如下：
57.首先，本实施例的驱动臂固定轴309的轴心、第一平衡杆固定轴302的轴心、第二平衡杆固定轴304的轴心和铰链固定轴307的轴心相连就组成一个平行四边形。驱动臂固定轴309的轴心和铰链固定轴307的轴心距离本实施例设计为300mm，其他车型也可根据具体车型优化设计。
58.当驱动臂从关闭转动到开启最大位置时，车门20向后运动了450mm，一般滑门开到最大开口在700mm以上。为了保证乘客进出性，增加车门20开度。本实施例通过滑轨305实现车门20向后滑动实现车门20较大开口，需要实现滑轨305向后滑动250mm以上。驱动臂从关闭到最大位置一共转动了135
°
，即是第四圆齿轮312绕第五圆齿轮311转动3/8圈。本实施例将第四圆齿轮312转动和第五圆齿轮311减速比设计为2：1，所以第四圆齿轮312转动3/4圈，然后转动同步带轮314也转动了3/4圈，本实施例将第二圆齿轮322和第三圆齿轮324的速比设计为1：2，将过渡同步带轮325和滑动同步带轮327速比设计为1：2，所以滑动同步带轮327就转动了3圈。
59.本实施例滑动同步带轮327外径设计为20mm，由此得出滑动同步带轮327带动滑动同步带328转动的长度为2*π*20*3mm，即约为377mm，所以滑轨305在滑轮上向后运动了约377mm，所以此时车门20整个向后运动了827mm，此时车门20前边缘到门洞止口前部中间距离约为800mm，从而实现了车门20较大开口。
60.下面根据图6、图9、图12具体说明：车门20开启时，本发明运动过程为图6
→
图9
→
图12的顺序所示。
61.图9为车门20开启过程中的某一时刻本发明的状态，只是为了更好表述本发明所以单独拿出来说明。图6时为车门20关闭状态时驱动臂和滑轨305的位置，此时关闭限位杆3012对驱动臂位置进行限制，防止过关和车身10撞在一起。从图8中我们可以看出，当用户来到滑门旁边点击开启按钮，驱动臂电机316逆时针转动，带动转动同步带轮314逆时针转动，转动同步带轮314带动第四圆齿轮312逆时针转动，由于第五圆齿轮311是固定不转的，所以第四圆齿轮312和第五圆齿轮311不断啮合，第四圆齿轮312绕第五圆齿轮311逆时针转动，带动驱动臂绕驱动臂固定轴309逆时针转动，此时车门20开启向外向后运动，在此同时第二圆齿轮322带动第三圆齿轮324顺时针转动，第三圆齿轮324带着过渡同步带轮325顺时针转动，由于过渡同步带326的作用，滑动同步带轮327也顺时针转动，此时滑动同步带328沿着滑动同步带轮327顺时针不断啮合脱离，因为滑动同步带328两端是和滑轨305固定的，所以滑动同步带328拉动滑轨305向车后运动，滑轨305和车门20是固定的，所以车门20也开始向后运动。
62.电机316继续逆时针转动，驱动臂转动到90
°
位置，从图9中我们可以看出来，此时滑轨305已经明显向后滑动了一定距离，此时滑轨305相对滑轮向后运动了整个滑动行程的2/3，此时滑轨305、滑动同步带328、滑动同步带轮327相对关系见图13。
63.电机316继续逆时针转动，驱动臂转动到最大角度135
°
(具体数字可以根据具体车型设计)位置，从图12我们可以看出滑轨305向后运动到了极限位置，此时开启限位杆3013阻挡驱动臂继续运动，防止车门20和车身10碰撞，此时滑轨305、滑动同步带328、滑动同步带轮327相对关系见图14。此时车门20到达最大开启位置。
64.车门20关闭时，就是开启过程的逆过程，此时电机316顺时针转动。本发明运动过程为如图12
→
图9
→
图6的顺序所示。
65.实施例2、
66.本发明还公开了一种车辆，所述车辆包括车辆本体和实施例1中的单电机控制滑门系统。
67.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。