汽車尾門過沖設(shè)計分析

董寧偉 劉晶

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

汽車尾門過沖設(shè)計分析

董寧偉 劉晶

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

該文章針對汽車尾門過沖設(shè)計，主要考慮設(shè)計要點及設(shè)計方法，以及用實例驗證了理論設(shè)計的可行性，提升了尾門設(shè)計質(zhì)量，加快了產(chǎn)品開發(fā)進度。

尾門；尾門過沖；間隙；膠塞；布置

0 引言

汽車設(shè)計中尾門的開關(guān)由于經(jīng)常使用并且會出現(xiàn)暴力關(guān)門的現(xiàn)象，就會造成尾門關(guān)閉瞬間與周邊零件干涉的問題，進而引起的問題就是零件損壞，零件生銹等問題。對于整車品質(zhì)的影響很大，讓消費者對產(chǎn)品不認(rèn)可，整車的銷量也會大打折扣。

1 設(shè)計分析

尾門在關(guān)閉過程中，由于慣性和材料剛度的影響，尾門在關(guān)閉到設(shè)計理論狀態(tài)下時，尾門還會繼續(xù)向前運動，從而釋放完能量直至靜止。

針對尾門關(guān)閉過程產(chǎn)生的過程，參考尾門過沖及周邊相關(guān)的零件，避免尾門過沖干涉周邊的零件主要有3種因素。

（1）尾門與周邊零件的間隙。

（2）尾門關(guān)門力。

（3）尾門緩沖部件的布置等。

綜合以上三點因素，尾門關(guān)門力（專指暴力關(guān)門）因素在設(shè)計階段是無法準(zhǔn)確判斷的，因為人為因素比較大，因此只有尾門與周邊零件的間隙及尾門緩沖部件的布置就顯得尤為重要。

1.1 尾門與周邊零件間隙

如果單純的只針對尾門與周邊零件的間隙，那么整車的間隙需求就需要放大很多，給人的感覺整車制造水平不高，品質(zhì)差等印象[1]。見圖1所示，圖1中a值越大，整車制造水平越差。

圖1

基于整車品質(zhì)的提升，銷量穩(wěn)步上升，綜合整車的設(shè)計及制造水平，那么需要同時考慮尾門緩沖部件的布置及尾門與周邊零件的間隙兩個重要因素。

為了消除尾門在關(guān)閉過程中帶來的富余能量，那么設(shè)計之初就必須考慮緩沖部件的設(shè)計。尾門區(qū)域吸收能量的主要部件有尾門框膠條，緩沖膠塞（分固定式與可調(diào)式）等。

1.2 尾門緩沖部件的布置

由于尾門在關(guān)閉運動終止前，由于尾門慣性和材料剛度的存在，尾門關(guān)閉就會產(chǎn)生繼續(xù)向前的趨勢，這種現(xiàn)象主要是由于尾門關(guān)閉能量需要釋放造成的，此現(xiàn)象將稱之為過沖。為了解決尾門關(guān)閉時產(chǎn)生的多余能量，一般會通過門框膠條和緩沖膠塞的來吸收，因為兩者主要材料是由橡膠。

門框膠條主要作用是密封，密封尾門本體與車身之間的間隙，其次是用來吸收能量。而緩沖膠塞只有吸收能量的作用，對與尾門配合的零件起到一定的保護作用，是尾門設(shè)計不可或缺的零件。見圖2所示。

圖2

門框膠條布置由于設(shè)計結(jié)構(gòu)的限制，一般主要考慮密封作用，因此造成密封膠條不能任意布置。而緩沖膠塞（可調(diào)與固定）由于所占空間，功能單一外，可以任意布置，簡化設(shè)計限制[2]。緩沖膠塞的布置一般是將可調(diào)式緩沖膠塞布置于尾門的中部，而固定式的緩沖膠塞一般會位于尾門的下部，如圖2所示。

為了使緩沖膠塞達到作用，其布置位置有嚴(yán)格要求。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，緩沖膠塞的布置位置距離尾門邊界越近，那么所達到的保護作用越好，但是往往受尾門結(jié)構(gòu)特征或周邊零件的限制，膠塞位置不能太靠近邊界，因此緩沖膠塞的布置位置要求如下。

（1）布置緩沖膠塞安裝面有設(shè)計要求，即接觸面剛度要求達到400 MPa。

（2）緩沖膠塞布置，一般建議尾門中部為可調(diào)式緩沖膠塞，下部為固定式緩沖膠塞，見圖2。

（3）緩沖膠塞的布置位置一般距尾門邊界距離要求控制在d=100 mm以內(nèi)，見圖3。

圖3

1.3 尾門過沖設(shè)計要求

由于尾門關(guān)閉慣性及材料剛度的存在，為了預(yù)估和解決尾門過沖帶來的不利影響，控制尾門過沖，那么理論設(shè)計階段就要對過沖進行嚴(yán)格設(shè)計。經(jīng)過多個車型的設(shè)計數(shù)據(jù)收集，分析以及實物對應(yīng)實物的實驗，在保證上述密封條和膠塞位置設(shè)計的條件下，建議理論設(shè)計下對尾門過沖的設(shè)計要求如下。

（1）設(shè)定以除與尾門無關(guān)的零件（如側(cè)圍）為基準(zhǔn)，即校核時車身保持不動，尾門總成以繞鉸鏈軸線理論位置進行旋轉(zhuǎn)校核。

（2）按設(shè)計間隙的要求，尾門總成分別向前（-X）、向下（-Z）移動相應(yīng)的公差，然后將尾門總成繞理論鉸鏈軸線旋轉(zhuǎn)往關(guān)閉方向旋轉(zhuǎn)5 mm弧長，此狀態(tài)為尾門總成的過關(guān)極限位置[3]。

（3）最終根據(jù)尾門總成的過關(guān)極限位置要求與周邊零件間隙最小要求大于1 mm。見圖4。

2 實例

某款車型設(shè)計過程中，忽視了對尾門過沖的嚴(yán)格控制，致使實車造出來之后，發(fā)現(xiàn)尾燈區(qū)域與側(cè)圍鈑金干涉，側(cè)圍油漆脫落。以下為理論數(shù)據(jù)分析，見圖5。

理論數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其他部位均滿足尾門過沖設(shè)計要求，但是尾燈區(qū)域尾門滿足且尾燈與側(cè)圍干涉量為0.85 mm。

圖4

圖5

根據(jù)尾門過沖極限位置與周邊零件1mm間隙要求，那么尾燈處間隙需要更改量至少為1.85 mm。

經(jīng)過對尾燈數(shù)據(jù)的修改，緩沖膠塞調(diào)整到位，此干涉問題再未發(fā)生。

3 結(jié)束語

對于尾門過沖，設(shè)計階段的控制是尤為重要的。如果尾門過沖在實際造車中出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，那么零件的更改將產(chǎn)生不菲的成本，而且將會產(chǎn)品的制造周期也會產(chǎn)生影響。如果尾門過沖干涉出現(xiàn)在市場上，那么將會大大影響產(chǎn)品的質(zhì)量，并且嚴(yán)重影響消費者對產(chǎn)品的信賴。

[1]余志生. 汽車?yán)碚揫M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2]羊拯民. 汽車車身設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[3]林忠欽. 汽車車身制造質(zhì)量控制技術(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2005.

U472.41

A

董寧偉（1982—），男，研究方向為整車車門系統(tǒng)集成設(shè)計。劉晶（1984—），男，研究方向為整車車門系統(tǒng)集成設(shè)計。