2021款丰田威兰达车电动尾门系统的组成及工作原理解析

2022-08-02南京交通职业技术学院甘秀芹

汽车维护与修理 2022年3期

关键词：尾门扇形门锁

南京交通职业技术学院甘秀芹

汽车电动尾门，是一种将汽车尾门打开和关闭的方式由手动变为自动的装置。本文以2021款丰田威兰达车为例，介绍汽车电动尾门的组成及工作原理。

1 电动尾门的组成

如图1所示，2021款丰田威兰达车电动尾门系统主要由电动尾门ECU、尾门门锁总成、电动尾门单元、踢脚传感器、触摸式传感器、控制开关/按钮及电动尾门警告蜂鸣器等部件组成。主要部件的安装位置如图2所示。

图1 2021款丰田威兰达车电动尾门系统的组成

图2 2021款丰田威兰达车电动尾门系统主要组成部件的安装位置

1.1 电动尾门单元

电动尾门单元（图3）主要由电动机和减速器组成，它通过丝杠机构将电动机的旋转运动转化成线性运动来打开和关闭尾门。电动尾门电动机内有霍尔集成电路，用于检测电动尾门的工作状态（如尾门打开及关闭的速度等），并向电动尾门ECU发送脉冲信号。

图3 电动尾门单元

1.2 触摸式传感器

触摸式传感器固定在尾门两侧的密封区域，用于检测尾门关闭时是否有物体阻挡。触摸式传感器由导电橡胶和芯线组成，其等效电路如图4所示，电阻代表导电橡胶，线芯代表常开触点。如图5所示，按压导电橡胶时，线芯发生短路，使信号电压变小，电动尾门ECU以此判断尾门关闭时有物体阻挡，激活防夹功能。

图4 触摸式传感器的等效电路

图5 触摸式传感器受挤压时的变化

1.3 尾门控制开关/按钮

为满足车主从不同位置打开和关闭尾门的需求，该车共有4个尾门控制开关/按钮，分别为车内尾门开关、尾门外部的尾门开关、尾门内部的尾门开关及遥控钥匙上的尾门按钮（图6）。

图6 尾门控制开关/按钮的位置

1.4 踢脚传感器

踢脚传感器安装在后保险杠内侧，由传感器和控制器两部分组成（图7），用于检测非接触式踢脚操作。如图8所示，当车主双手拿满物品时，只要携带遥控钥匙，站在后保险杠中心位置进行非接触式踢脚操作，也可以打开或关闭尾门。

图7 踢脚传感器

图8 非接触式踢脚操作

1.5 尾门门锁总成

如图9所示，尾门门锁总成由 4个位置检测开关（扇形开关、棘爪开关、锁栓开关和门控灯开关）、尾门门锁电动机、扇形齿轮、开启杆、棘轮、锁杆和锁栓组成。

图9 尾门门锁总成的结构

4个位置检测开关的作用如下。

（1）扇形开关用于检测尾门门锁电动机的初始位置。如图10所示，当扇形齿轮和尾门门锁电动机位于初始位置时，扇形开关打开；当尾门门锁电动机工作时，扇形开关关闭。

图10 扇形开关的状态

（2）棘轮开关用于检测棘轮是松开还是接合。如图11所示，棘轮松开时棘爪开关打开，棘轮接合时棘爪开关关闭。

图11 棘轮开关的状态

（3）锁栓开关和门控灯开关用于检测尾门的状态。如图12所示，尾门打开时锁栓开关和门控灯开关打开；尾门微开（半锁）时，锁栓开关关闭，门控灯开关打开；尾门全关（全锁）时，锁栓开关和门控灯开关均关闭。

图12 锁栓开关和门控灯开关的状态

如图13所示，各齿轮处于初始位置时，尾门门锁电动机沿解锁方向旋转，从而将旋转运动传输至小齿轮；小齿轮按顺序操作扇形齿轮、开启杆和棘轮；开启杆通过棘轮松开锁栓，从而松开锁扣；解锁操作完成后，尾门门锁电动机执行反向旋转操作，以将各齿轮返回至初始位置。

图13 尾门门锁总成的解锁过程

如图14所示，各齿轮处于初始位置时，尾门门锁电动机沿接合方向旋转，从而将旋转运动传输至小齿轮；扇形齿轮与小齿轮联动并沿接合方向旋转，由于锁杆销由扇形齿轮销固定，锁栓也沿接合方向旋转，从而拉进锁扣，使尾门完全关闭；尾门完全关闭后，尾门门锁电动机执行反向旋转操作，以将各齿轮返回至初始位置。

图14 尾门门锁总成的锁止过程

2 电动尾门的工作原理

电动尾门ECU通过尾门控制开关/按钮及踢脚传感器检测到车主打开尾门的请求后，鸣响电动尾门警告蜂鸣器0.8 s，闪烁危险警告灯2次，然后驱动尾门门锁电动机以松开锁栓，接着驱动电动尾门电动机以打开尾门。尾门打开过程的时序如图15所示。电动尾门ECU通过尾门控制开关/按钮及踢脚传感器检测到车主关闭尾门的请求后，鸣响电动尾门警告蜂鸣器0.8 s，闪烁危险警告灯2次，然后驱动电动尾门电动机以关闭尾门，然后驱动尾门门锁电动机以结合锁栓。