車門鉸鏈布置正向設計分析

邱 鵬，阮 盼，廖松賓，勞振海，陳 健

車門鉸鏈布置正向設計分析

邱 鵬，阮 盼，廖松賓，勞振海，陳 健

（廣西柳工機械股份有限公司 電動技術與產品研究院，廣西 柳州 545005）

隨著汽車行業的發展，消費者對汽車的品質要求也越來越高，車門作為客戶經常看到和使用到的系統，對客戶的感受極其重要。在汽車開發過程中，車門鉸鏈對車門整體的外觀和開關門操作品質都很大的影響，鉸鏈的布置是車門設計的基礎，同時也是難點。為了提升車門開發品質和開發效率，文章主要對旋轉車門鉸鏈正向布置方法進行了研究，闡明了鉸鏈布置的要求、輸入條件、布置方法和步驟，對剛進入車門設計行列的工程師有一定的指導作用。

車門鉸鏈；旋轉車門；運動間隙；鉸鏈軸線傾角

車門鉸鏈是將車門和車身連接起來，保持車門相對于車身的位置，同時保證車門能正常開啟方便駕乘人員上下車的機構。車門鉸鏈布置是車門設計的基礎，屬于整車硬點，后期設計過程中不允許改變，車門其他零件如門鎖、限位器、密封膠條、緩沖塊、車門鈑金等布置設計都是以鉸鏈布置為基礎。

旋轉車門一般分內旋和外旋，兩種布置方式基本一致，本文主要對內旋車門鉸鏈布置步驟和方法進行討論研究。

1 車門鉸鏈布置要求

車門鉸鏈布置需滿足以下要求：

1）保證車門運動間隙足夠，開啟過程中不與周邊零件產生干涉；

2）保證鉸鏈安裝及拆卸；

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

4）保證車門有自關門趨勢，車門鉸鏈要有一定的內傾角和前后傾角[2]，一般鉸鏈軸線的傾角內傾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°，因為鉸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

考慮到產品開發成本和產品成熟度，不建議重新開發鉸鏈，應優先考慮本公司現有鉸鏈或采用供應商量產成熟鉸鏈。旋轉車門鉸鏈一般采用合頁式結構，目前車門常用的合頁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缺點如表1所示。

圖1 鉸鏈型式

表1 沖壓鉸鏈和型鋼鉸鏈的優缺點

2.CAS面

需要提供的汽車初步造型面（Concept A Surface, CAS），包含翼子板、前后車門外板和側圍外板等側面全部數據以及體現車門初步分縫的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規范（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行初步布置，也可以根據CAS面車門下邊緣做斷面，通過斷面分析、車門內板成型要求以及鉸鏈調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]（具體根據各主機廠要包邊求設定）；2為滿足車門內板成型需求的圓角、車門內板成型的拔模角以及臺階面高度三者組成的尺寸（也可以參考標桿車或競品對標數據）；3為鉸鏈向調整量尺寸，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來布置，需要先畫出鉸鏈處的斷面，根據斷面組成得出鉸鏈軸線向空間尺寸（見圖3）。因鉸鏈結構不同，布置時還需要考慮鉸鏈圓角和內板圓角的安全間隙。

=+++++（2）

式中，為車門外板厚度；為電泳空間；為鉸鏈加強板厚度；為車門內板厚度；為車門調整空間和安全間隙；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，鉸鏈軸線應盡量靠近外板，越靠近外板，車門與翼子板的運動間隙越大（見圖4），同時也可以看出越靠近外板，車門與鉸鏈安裝螺栓運動間隙越大，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行，主要根據車門與翼子板的最小間隙要求初步確定鉸鏈軸線向位置。各主機廠車門與翼子板的最小運動間隙要求可能不一致，這里的前車門與翼子板按經驗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，則最小運動間隙應不小于2 mm。根據如圖5所示的步驟可以得出鉸鏈軸線的向和向布置區域（左下角陰影區域），再根據鉸鏈活動臂結構和車門鈑金結構，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，應使上下鉸鏈間距盡可能大，以利于車門受力狀況的改善，鉸鏈間距應大于車門長度的三分之一，和的測量參考如圖6所示。

圖6 鉸鏈間距和車門長度測量參考

3.5 鉸鏈軸線傾角

兩鉸鏈軸的軸線必須在一條直線上，為了使車門有自動關閉的趨勢，鉸鏈軸線應有一定的內傾角度，因為A柱和B柱空間位置限制，鉸鏈軸線會出現前后傾角，一般鉸鏈軸線的傾角內傾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 傾角測量面

鉸鏈軸線內傾角/后傾角的設定，除了自動關閉的趨勢，同時應保證汽車停在路邊打開車門時，車門不會碰到人行道的路緣。按圖8的方法進行校核，當車門打開至最大，保證車門最低點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設定方法為：車門開啟60°，車門后下尖點點（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構不同則會有一定的差異。

前車門分縫對接的是翼子板，翼子板是固定件，后車門分縫對接的是前車門，前車門是活動件；此處需要考慮前車門過關的情況，前車門過關量建議3 mm。

后車門根據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，可根據如圖10所示的步驟確定鉸鏈軸線的向和向位置區域（左下角陰影區域），注意車門過關量校核（詳見圖11），再根據鉸鏈活動臂結構和車門鈑金結構，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 前車門過關量校核

5 鉸鏈裝配拆卸確認

鉸鏈初步布置完成后需要對鉸鏈的裝配和維修性進行確認，如不滿足拆裝要求，需要適當調整鉸鏈位置，如圖12所示。

(a) 車前門

(b) 車后門

圖12 鉸鏈裝配校核

6 運動分析

車門鉸鏈位置初步確定好后，需要對車門進行運動校核，確認布置的鉸鏈在極限情況下（可根據DTS定義值）能保證車門運動過程中不發生干涉，若有干涉，則需要調整鉸鏈位置直到滿足要求為止。

7 結論

在實際應用過程中，車門鉸鏈軸線的布置、CAS面和車門分縫三者是息息相關、相互制約的。在不滿足運動間隙、車門提升量或布置空間要求時，可以通過調整鉸鏈軸線、車門分縫或CAS面來滿足。CAS面的調整一般是在不得已的情況下才會進行。本文主要概述了車門鉸鏈布置的方法，對于進入車門行業的新手來說有較好的指導作用。

[1] 雷學明,王大鵬.車門鉸鏈布置設計[J].汽車實用技術, 2015,40(3):19-20.

[2] 王小鉛.汽車車門關閉力的研究及其應用[C]//海南省機械工程學會.創新裝備技術給力地方經濟:第三屆全國地方機械工程學會學術年會暨海峽兩岸機械科技論壇論文集.海口:海南省機械工程學會,2013: 310-315.

[3] 潘遠安,李昕,邰偉彬,等.車門內外板間隙的控制對總成尺寸及表面質量的影響[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，研究方向為新能源卡車開發，E-mail:qiupeng@liugong.com。