車門鉸鏈布置正向設(shè)計(jì)分析

邱 鵬，阮 盼，廖松賓，勞振海，陳 健

車門鉸鏈布置正向設(shè)計(jì)分析

邱 鵬，阮 盼，廖松賓，勞振海，陳 健

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司 電動(dòng)技術(shù)與產(chǎn)品研究院，廣西 柳州 545005）

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)汽車的品質(zhì)要求也越來(lái)越高，車門作為客戶經(jīng)?？吹胶褪褂玫降南到y(tǒng)，對(duì)客戶的感受極其重要。在汽車開發(fā)過(guò)程中，車門鉸鏈對(duì)車門整體的外觀和開關(guān)門操作品質(zhì)都很大的影響，鉸鏈的布置是車門設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，同時(shí)也是難點(diǎn)。為了提升車門開發(fā)品質(zhì)和開發(fā)效率，文章主要對(duì)旋轉(zhuǎn)車門鉸鏈正向布置方法進(jìn)行了研究，闡明了鉸鏈布置的要求、輸入條件、布置方法和步驟，對(duì)剛進(jìn)入車門設(shè)計(jì)行列的工程師有一定的指導(dǎo)作用。

車門鉸鏈；旋轉(zhuǎn)車門；運(yùn)動(dòng)間隙；鉸鏈軸線傾角

車門鉸鏈?zhǔn)菍④囬T和車身連接起來(lái)，保持車門相對(duì)于車身的位置，同時(shí)保證車門能正常開啟方便駕乘人員上下車的機(jī)構(gòu)。車門鉸鏈布置是車門設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，屬于整車硬點(diǎn)，后期設(shè)計(jì)過(guò)程中不允許改變，車門其他零件如門鎖、限位器、密封膠條、緩沖塊、車門鈑金等布置設(shè)計(jì)都是以鉸鏈布置為基礎(chǔ)。

旋轉(zhuǎn)車門一般分內(nèi)旋和外旋，兩種布置方式基本一致，本文主要對(duì)內(nèi)旋車門鉸鏈布置步驟和方法進(jìn)行討論研究。

1 車門鉸鏈布置要求

車門鉸鏈布置需滿足以下要求：

1）保證車門運(yùn)動(dòng)間隙足夠，開啟過(guò)程中不與周邊零件產(chǎn)生干涉；

2）保證鉸鏈安裝及拆卸；

3）車門上下鉸鏈之間的距離應(yīng)盡可能大[1]，不小于車門長(zhǎng)度的1/3，保證車門下垂剛度；

4）保證車門有自關(guān)門趨勢(shì)，車門鉸鏈要有一定的內(nèi)傾角和前后傾角[2]，一般鉸鏈軸線的傾角內(nèi)傾1～3°（前門建議不小于2°，后門建議不小于2.5°）、前后傾角1～3°；

5）鉸鏈自限位角滿足車門開度要求（一般車門開啟角度65～70°），開啟空間要方便乘員上下車；

6）鉸鏈開啟角度一般比限位器角度大3～5°（建議做5°，因?yàn)殂q鏈和限位器都有角度公差）。

2 車門鉸鏈布置輸入條件

1.車門鉸鏈選型

考慮到產(chǎn)品開發(fā)成本和產(chǎn)品成熟度，不建議重新開發(fā)鉸鏈，應(yīng)優(yōu)先考慮本公司現(xiàn)有鉸鏈或采用供應(yīng)商量產(chǎn)成熟鉸鏈。旋轉(zhuǎn)車門鉸鏈一般采用合頁(yè)式結(jié)構(gòu)，目前車門常用的合頁(yè)式鉸鏈有沖壓鉸鏈和型鋼鉸鏈兩種，如圖1所示。沖壓鉸鏈和型剛鉸鏈的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。

圖1 鉸鏈型式

表1 沖壓鉸鏈和型鋼鉸鏈的優(yōu)缺點(diǎn)

2.CAS面

需要提供的汽車初步造型面（Concept A Surface, CAS），包含翼子板、前后車門外板和側(cè)圍外板等側(cè)面全部數(shù)據(jù)以及體現(xiàn)車門初步分縫的CAS面。

3.DTS定義

工藝方面需要提供車門與周邊零件的間隙面差及尺寸技術(shù)規(guī)范（Dimension Technical Specifi- cations, DTS）定義，推薦間隙值：（4±1.0）mm；面差值：（0±0.5）mm。

3 前車門鉸鏈布置

一般先布置車門下鉸鏈，再根據(jù)鉸鏈傾角要求和上下鉸鏈間跨距確定上鉸鏈位置。車門鉸鏈的布置重點(diǎn)在于鉸鏈軸線的布置。

3.1 鉸鏈Z向布置

可以借鑒參考車鉸鏈的位置進(jìn)行初步布置，也可以根據(jù)CAS面車門下邊緣做斷面，通過(guò)斷面分析、車門內(nèi)板成型要求以及鉸鏈調(diào)整空間初步得出車門下鉸鏈到車門下邊緣的尺寸，初步確定下鉸鏈位置，如圖2所示。

=1+2+3（1）

式中，1為車門包邊需求尺寸，取15～18 mm[3]（具體根據(jù)各主機(jī)廠要包邊求設(shè)定）；2為滿足車門內(nèi)板成型需求的圓角、車門內(nèi)板成型的拔模角以及臺(tái)階面高度三者組成的尺寸（也可以參考標(biāo)桿車或競(jìng)品對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)）；3為鉸鏈向調(diào)整量尺寸，建議大于5 mm。

圖2 鉸鏈Z向位置布置

3.2 鉸鏈Y向布置

鉸鏈向位置主要以車門外板為基準(zhǔn)來(lái)布置，需要先畫出鉸鏈處的斷面，根據(jù)斷面組成得出鉸鏈軸線向空間尺寸（見(jiàn)圖3）。因鉸鏈結(jié)構(gòu)不同，布置時(shí)還需要考慮鉸鏈圓角和內(nèi)板圓角的安全間隙。

=+++++（2）

式中，為車門外板厚度；為電泳空間；為鉸鏈加強(qiáng)板厚度；為車門內(nèi)板厚度；為車門調(diào)整空間和安全間隙；為鉸鏈輪廓到鉸鏈軸線距離。

圖3 鉸鏈軸線Y向空間需求

鉸鏈軸線向布置時(shí)，鉸鏈軸線應(yīng)盡量靠近外板，越靠近外板，車門與翼子板的運(yùn)動(dòng)間隙越大（見(jiàn)圖4），同時(shí)也可以看出越靠近外板，車門與鉸鏈安裝螺栓運(yùn)動(dòng)間隙越大，更能保證A柱和B柱腔體空間。

圖4 鉸鏈軸線Y向不同位置對(duì)比

3.3 鉸鏈X向布置

鉸鏈的向布置需在向布置的斷面上進(jìn)行，主要根據(jù)車門與翼子板的最小間隙要求初步確定鉸鏈軸線向位置。各主機(jī)廠車門與翼子板的最小運(yùn)動(dòng)間隙要求可能不一致，這里的前車門與翼子板按經(jīng)驗(yàn)不小于二分之一的間隙要求，如：此處車門與翼子板的間隙為4 mm，則最小運(yùn)動(dòng)間隙應(yīng)不小于2 mm。根據(jù)如圖5所示的步驟可以得出鉸鏈軸線的向和向布置區(qū)域（左下角陰影區(qū)域），再根據(jù)鉸鏈活動(dòng)臂結(jié)構(gòu)和車門鈑金結(jié)構(gòu)，就可以初步確定鉸鏈軸線的位置。

圖5 鉸鏈軸線X向位置

3.4 上鉸鏈布置

由于車門在腰線以上的厚度急劇減少，不具備鉸鏈布置的空間，車門鉸鏈一般都布置在車門腰線以下。在布置時(shí)，應(yīng)使上下鉸鏈間距盡可能大，以利于車門受力狀況的改善，鉸鏈間距應(yīng)大于車門長(zhǎng)度的三分之一，和的測(cè)量參考如圖6所示。

圖6 鉸鏈間距和車門長(zhǎng)度測(cè)量參考

3.5 鉸鏈軸線傾角

兩鉸鏈軸的軸線必須在一條直線上，為了使車門有自動(dòng)關(guān)閉的趨勢(shì)，鉸鏈軸線應(yīng)有一定的內(nèi)傾角度，因?yàn)锳柱和B柱空間位置限制，鉸鏈軸線會(huì)出現(xiàn)前后傾角，一般鉸鏈軸線的傾角內(nèi)傾1～3°（前門建議不小于2°，后門建議不小于2.5°）、前后傾1～3°，如圖7所示。

圖7 傾角測(cè)量面

鉸鏈軸線內(nèi)傾角/后傾角的設(shè)定，除了自動(dòng)關(guān)閉的趨勢(shì)，同時(shí)應(yīng)保證汽車停在路邊打開車門時(shí)，車門不會(huì)碰到人行道的路緣。按圖8的方法進(jìn)行校核，當(dāng)車門打開至最大，保證車門最低點(diǎn)與路緣石齊平的高度間距在38 mm以上即可，路緣石外露高度最大為200 mm。

圖8 路邊停車開門示意圖

推薦的車門上抬量目標(biāo)設(shè)定方法為：車門開啟60°，車門后下尖點(diǎn)點(diǎn)（距鉸鏈軸線762 mm）上抬量為前門15～30 mm，后門20～40 mm，如圖9所示。

圖9 車門打開上抬量示意圖

4 后車門鉸鏈布置

后車門和前車門布置步驟和思路基本一致，但如果前車門和后車門結(jié)構(gòu)不同則會(huì)有一定的差異。

前車門分縫對(duì)接的是翼子板，翼子板是固定件，后車門分縫對(duì)接的是前車門，前車門是活動(dòng)件；此處需要考慮前車門過(guò)關(guān)的情況，前車門過(guò)關(guān)量建議3 mm。

后車門根據(jù)DTS定義要求，考慮漆膜厚度（0.2 mm）作為極限位置最小間隙要求，可根據(jù)如圖10所示的步驟確定鉸鏈軸線的向和向位置區(qū)域（左下角陰影區(qū)域），注意車門過(guò)關(guān)量校核（詳見(jiàn)圖11），再根據(jù)鉸鏈活動(dòng)臂結(jié)構(gòu)和車門鈑金結(jié)構(gòu)，即可初步確定鉸鏈軸線的位置。

圖10 后車門鉸鏈軸線布置

圖11 前車門過(guò)關(guān)量校核

5 鉸鏈裝配拆卸確認(rèn)

鉸鏈初步布置完成后需要對(duì)鉸鏈的裝配和維修性進(jìn)行確認(rèn)，如不滿足拆裝要求，需要適當(dāng)調(diào)整鉸鏈位置，如圖12所示。

(a) 車前門

(b) 車后門

圖12 鉸鏈裝配校核

6 運(yùn)動(dòng)分析

車門鉸鏈位置初步確定好后，需要對(duì)車門進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，確認(rèn)布置的鉸鏈在極限情況下（可根據(jù)DTS定義值）能保證車門運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生干涉，若有干涉，則需要調(diào)整鉸鏈位置直到滿足要求為止。

7 結(jié)論

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，車門鉸鏈軸線的布置、CAS面和車門分縫三者是息息相關(guān)、相互制約的。在不滿足運(yùn)動(dòng)間隙、車門提升量或布置空間要求時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整鉸鏈軸線、車門分縫或CAS面來(lái)滿足。CAS面的調(diào)整一般是在不得已的情況下才會(huì)進(jìn)行。本文主要概述了車門鉸鏈布置的方法，對(duì)于進(jìn)入車門行業(yè)的新手來(lái)說(shuō)有較好的指導(dǎo)作用。

[1] 雷學(xué)明,王大鵬.車門鉸鏈布置設(shè)計(jì)[J].汽車實(shí)用技術(shù), 2015,40(3):19-20.

[2] 王小鉛.汽車車門關(guān)閉力的研究及其應(yīng)用[C]//海南省機(jī)械工程學(xué)會(huì).創(chuàng)新裝備技術(shù)給力地方經(jīng)濟(jì):第三屆全國(guó)地方機(jī)械工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸機(jī)械科技論壇論文集.海口:海南省機(jī)械工程學(xué)會(huì),2013: 310-315.

[3] 潘遠(yuǎn)安,李昕,邰偉彬,等.車門內(nèi)外板間隙的控制對(duì)總成尺寸及表面質(zhì)量的影響[J].汽車工藝與材料, 2018(1):57-59.

Analysis of Forward Design of Door Hinge Layout

QIU Peng, RUAN Pan, LIAO Songbin, LAO Zhenhai, CHEN Jian

( Electric Drive Technology and Product R&D, Guangxi Liugong Machinery Company Limited, Liuzhou 545005, China )

With the development of the automotive industry, consumers have increasingly high requirements for the quality of automobile. As a system that customers often see and use, the automobile doors are extremely important to their feelings. In the process of automobile development, door hinges have a significant impact on the overall appearance and quality of door opening and closing operations. The arrangement of hinges is the foundation of door design and also a difficulty. In order to improve the quality and efficiency of door development, this article mainly studies the forward layout method of rotating door hinges, clarifying the requirements, input conditions, layout methods and steps of hinge layout, which has a certain guiding role for engineers who have just entered the door design industry.

Door hinge; Rotating door; Movement gap; Hinge axis inclination angle

U463.9

A

1671-7988(2023)22-89-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.022.016

邱鵬（1983－），男，工程師，研究方向?yàn)樾履茉纯ㄜ囬_發(fā)，E-mail:qiupeng@liugong.com。