車門鉸鏈做為鏈接車身與車身重要零件,它的主要作用是:保證和保持車門相對與車身的位置,保證和便于車門的開合。鉸鏈除滿足必要的功能性作用外,還要考慮人機工程,造型分縫,車門下垂等問題。
1車門鉸鏈一般設計開發流程(見圖1)
2鉸鏈的基本介紹
2.1車門鉸鏈形式
鉸鏈有明鉸鏈與暗鉸鏈之分,暗鉸鏈比較常用,且有內開式與外開式兩種運動形式。根據鉸鏈結構形式,鉸鏈可分為沖壓式、焊接式,固定式,整體式,可拆卸式等。
2.2車門鉸鏈固定形式
門鉸鏈一般采用三種連接方式:a.與車身與側圍采用螺栓連接方式;b.與車門采用焊接,與側圍采用螺栓連接方式;c.與車門,側圍采用焊接連接方式;
2.3鉸鏈軸線參數
A.車身內,外傾角:鉸鏈軸線在x=o平面上投影與Z軸之間的夾角,建議內傾角不超過2度;-般沒有外傾角。b.車門前,后傾角:鉸鏈軸線在Y=O平面上投影與Z軸之間的夾角,建議前,后傾角不超過2度;c.門鉸鏈最大開度角:車門鉸鏈所能開啟最大角度值,如帶限位器鉸鏈,最大角度值制造誤差為±3度;d.車門最大開度值:車門所能打開角度值,一般是指限位器最大開啟角度值,開啟角度值制造誤差為±3度;e.上下門鉸鏈中心的距離:上下門鉸鏈中心距離一般與車門自重,分縫線的曲率及固定立柱的外形等有關。
2.4門鉸鏈的運動干涉檢查
鉸鏈必須保證車門從閉合到鉸鏈最大開啟角度+3度過程中不與車身上任何部位發生干涉;在運動中,車身與車門最小間隙:設計門縫間隙4mm時,最小間隙為1.8—2.5mm,最小間隙一般出現在車門開啟(3度一8度)及車門外板最大凸弧面處。
前門開啟角度一般不小于60度,極限的超程角度為64±3度;后門開啟角度一般不小于66度,極限超程角度為70±3度:
車門打開過程中,不能和鉸鏈本體及鉸鏈本體固定螺栓干涉,推薦最小間隙3-5mm。
2.5門鉸鏈軸線優化
在正向設計車門過程中,根據外造型和車門分縫線。鉸鏈位置的確定步驟如下:
第一步:選定鉸鏈的結構形式與安裝方式;
第二步:初步指定鉸鏈的傾角,然后把上下鉸鏈安裝在適當位置上,同時檢查鉸鏈車門旋轉到最大開度加超程角過程中,保證車門與車身不干涉,車門外板與鉸鏈本體不干涉;鉸鏈驗證時,要考慮生產中可能的誤碼差,一般鉸鏈軸線的驗證時按(X:±2mm:Y:±1mm)進行;如圖2所示。
3鉸鏈布置研究
3.1確定鉸鏈結構形式
根據前期輸入車門的尺寸、重量初步確定鉸鏈的結構形式,確認能否沿用現有產品。
3.2鉸鏈間距的設定(HINGESPREAD)
如果空間允許,鉸鏈間距設置得越大越好。越大,鉸鏈“X向”受力越小,同時,也可以有效地防止門下垂。可實際設計中,由于受到各種條件的制約,比如車身外部造型、A柱B柱的形狀等,常導致鉸鏈間距無法設置得足夠大:但經驗表明,無論如何,“鉸鏈間距HS(hingespread)”與“鉸鏈鎖柱間距DL(doorlength)”的比值不應小于1/3:示例見圖3。
3.3確認門鉸鏈的最大開啟角度(MAXOPENINGANGLE)
鉸鏈最大開啟角度是由門的開度決定的:門的開度設定一般由總布置工程師來完成,在造型設計時初步的可行性分析時考慮上下車的空間是否足夠、儀表板的進出的可行性、以及相應A、B柱結構的可行性時,即確定了門車的開啟角度。目前統計各車型門開度統計表見圖4。
根據總布置要求的門開度,確認鉸鏈要求達到的最大開度。通常情況下我們選取鉸鏈的最大開啟角度要比門的開度大8度,即:MAXOPENINGANGLE≥DOOROPENINGANGLE+8
并且在門閉合的時候,鉸鏈的不能自身干涉,通常情況下鉸鏈也要有3度以上的夾角。
3.4鉸鏈與周邊的布置關系
主要看門在開關的過程中鉸鏈與門、門與翼子板、門與側圍之間的關系是否滿足要求,同時還要考慮密封條安裝的可行性及密封條的性能能否保證。鉸鏈在安裝時,安裝工具是否可以正常操作。從而初步布置出圖5所示的斷面。
如果以上沒有問題,我們就初步確認這個鉸鏈,如果不合適必須進行新開發,但是此階段要確認新鉸鏈的初步的斷面分析,直到合適為止。
以上是對鉸鏈初步布置進行的分析,以上初步確定后,即可確定鉸鏈是否可以沿用已有的鉸鏈,如果已有的鉸鏈各條件均滿足要求,則可以采用已有的鉸鏈。這時只要進行CAE分及試驗驗證即可。如果,已有的鉸鏈無法滿足要求,則要進行以下的工作。
4鉸鏈結構設計
4.1確定鉸鏈的詳細內部結構
確定鉸鏈共有幾部分組成,各部分材料、料厚、結構形式、尺寸。此處要求鉸鏈的結構要做成帶參數的鉸鏈。
4.2完成鉸鏈各部分的數模
4.3鉸鏈校核
a.確定鉸鏈的材料與料厚:一般情況下沖壓式鉸鏈的料厚為:5.Omm。材料為:SPHC,對于門較大很重的門材料用:SAPH340。國內因為生產制造的原因不推薦使用SAPH400及更高硬度材料目前,世界鉸鏈的材料趨勢是:SAPH440。b.角度,尺寸:c.CAE分析強度與耐久性,門下垂分析等;d.與供應商共同確定,結構設計的工藝可行性;e.在鉸鏈頁板上,是否為緊固螺栓留有足夠接觸平面,及螺栓裝配后殘余力矩;f.門全開后,門與鉸鏈的間隙是否足夠;g,確定鉸鏈安裝時的門狀態及安裝工具是否可以正常操作。
4.4完成詳細的鉸鏈圖紙與技術要求
5車門鉸鏈設計總結與注意事項:
鉸鏈軸線的設定:雖然原理和程序非常簡單,就是不斷地試,但真正設定一個合理的軸線是一件非??菰餆┈嵉氖?,既要照顧到門與A、B柱的間隙,還要照顧到門與鉸鏈的間隙:而且沒有捷徑可尋。在設計過程中,盡量請教一些有經驗的老工程師。鉸鏈的校核:校核的內容要方方面面的考慮,要進行旋轉干涉校核,安裝可行性校核、沖壓可行性校核,還要進行相關部件的結構可行性校核,比如鉸鏈這樣設計,鉸鏈加強板、鉸鏈安裝板能否有空間?A、B柱的形狀是否可行?這些都需要和相關工程師進行深入探討。鉸鏈的設計是后續結構設計的基礎,因此必須小心謹慎、通盤考慮;一旦發現鉸鏈的設計有誤,往往意味著車門所有的結構設計等于白做。