侧门铰链设计交流

侧门铰链设计交流车身一科——周伟2007.04.20•侧门铰链法规要求•侧门铰链设计流程•侧门铰链详细设计•侧门铰链数据校核•侧门铰链发展趋势侧门铰链法规要求国际上不同的国家对铰链都作了详细的法规要求，下表是针对中国、欧洲、美国的法规对铰链的技术要求及试验方法进行详细说明:中国：欧洲北美侧门铰链设计流程侧门铰链详细设计•初步确定门的信息；•铰链轴线的确定；•选用合适的铰链结构形式；•铰链间距的设定；•确认门铰链的最大开启角度；•铰链与周边的布置关系；一、初步确定门的信息1.门的长度2.门宽度3.门重量4.门缝间隙二、铰链轴线的设定铰链轴线的布置是整个四门两盖后续结构设计的基础。其具体原则如下：（1）、铰链轴线应该平行于”Z”轴，既没必要里倾或外倾，也没必要前倾或后倾；但有时，为了符合人们的心理习惯，设计者常常把铰链轴线定成里倾或后倾，通常以内倾0—2度，后倾0---1.5度，以便门在自身重力的作用下能够自动合上。但是，由于各种条件限制，铰链的轴线不但无法里倾或后倾，而且还可能需要外倾或前倾；（2）、铰链轴线无论如何设定，其倾角（相对Z轴）尽可能不要大于2°；（3）、铰链轴线布置越靠近车门外板和车门前端就越有利；原因是：轴线越靠近车门外板，门完全打开后，其前门与翼子板间隙以及前后门间隙就越大，避免干涉；轴线越靠近车门前端，门旋转时，其对A、B柱的侵入量（dig-in）越小；（4）、铰链在验证时，要考虑生产中可能的误差，一般铰链轴线的验证时按（X：±2°；Y：±1°）进行。如下图所示：在装配调整过程中翼子板相对于车门面差为0-1mm,在此把翼子板看固定件,门向Y正方向移动1mm校对三、选用合适的铰链结构形式1、从车门铰链的结构型式分：明铰链，暗铰链（S11、B11、等）尺寸大、成本高体积小，重量较，成本低，制造简单，且可以改善车身的外形和减小空气阻力，因此现在轿车上大多数使用暗铰链。2、从铰链制造过程来分：是冲压式（S11、B11、S12等）、型材式（A11）；冲压式铰链采用板材冲压成型，铰链结构形式简单，工艺性好，成本低，目前的轿车大部分都采用该种形式的铰链型材式铰链为为非等料厚的铰链，一般该铰链采用烧焊的形式，因为冲压式铰链料厚较薄，烧焊性能不好，因此采用该种铰链，该种铰链因为采用特殊形状的钢材（通常称异形钢），成本较高。3、从铰链安装方式来分：焊接式（A11）、固定式（B11、S11等）大多数轿车采用的是固定式铰链，这种铰链方便安装，焊接式铰链一般具体下面情况下的其中一种情况下采用：一）铰链处空间太小，无法进行安装时；特殊的铰链结构形式。4、从铰链结构分：是整体式、可拆卸式整体式的如上图S12的铰链可拆卸式可拆卸式铰链结构形式主要具有下面几种好处：二便于门的拆卸，且拆卸后再安装门时无需调整；三便于售后的维修工作；四门可采用分装的形式，这样可以同时进行分装，提高装车速度；五便于车内较大件的安装、拆卸；5、从铰链集成分：带限位器式（S12）、不带限位器式带限位器式铰链主要用于门框造型无法满足限位器的安装情况下使用，该种铰链结构较复杂，较易出现异响等问题。对铰链自身设计及制造要求高。导致采用此种结构形式的铰链较少。此种铰链结构形式为德国爱德夏的专利技术，结构复杂，价格昂贵、但限位性能好。6、此外还有滑门铰链的结构形式，铰链上带有滚轮的形式四、铰链间距的设定可以肯定地说，如果铰链布置空间允许，铰链间距设置得越大越好。越大，铰链”X向”受力越小，同时，也可以有效地防止门下垂。可实际设计中，由于受到各种条件的制约，比如车身外部造型、A柱B柱的形状等，常导致铰链间距无法设置得足够大；但经验表明，无论如何，“铰链间距HS（hingespread）”与“铰链锁柱间距DL(doorlength)”的比值不应小于1/3；示例图如下所示：五、确认门铰链的最大开启角度铰链最大开启角度是由门的开度决定的；门的开度设定一般由总布置工程师来完成，在造型设计时初步的可行性分析时考虑上下车的空间是否足够、仪表板的进出的可行性、以及相应A、B柱结构的可行性时，即确定了门车的开启角度。根据总布置要求的门开度，确认铰链要求达到的最大开度。通常情况下我们选取铰链的最大开启角度要比门的开度大8度，即：MAXOPENINGANGLE〉≧DOOROPENINGANGLE+8并且在门闭合的时候，铰链的不能自身干涉。六、铰链与周边的布置关系主要看门在开关的过程中铰链与门、门与翼子板、门与侧围之间的关系是否满足要求，同时还要考虑密封条安装的可行性及密封条的性能能否保证。铰链在安装时，安装工具是否可以正常操作。从而初步布置出下面所示的断面：前门铰链处的典型截面；这个截面应该体现出以下信息：（1）、所有相关部件：前门内板、外板、翼子板、侧围外板、侧围内板、铰链、铰链加强板、铰链安装板、玻璃、紧固螺栓、密封条、门护板、工具等；（2）、铰链旋转时，门内板与铰链的最小间隙；（经验值为：≥5mm）（3）、铰链旋转时，前门外板与翼子板的最小间隙；（经验值为：≥2.5mm）（4）、铰链旋转时，门边缘与A柱的最小间隙；（经验值为：≥5mm）（5）、铰链的安装工具与门边缘（静止或旋转）的最小间隙；（经验值为：≥1mm）（6）、门的最大开度值；如果以上没有问题，我们就初步确认这个铰链，如果不合适必须重新布置，此阶段要确认新铰链的初步的断面分析，直到合适为止。（1）所有相关部件：后门内板、外板、前门内板、前门外板、侧围外板、侧围内板、铰链、铰链加强板、铰链安装板、玻璃、紧固螺栓、密封条、门护板、工具等；（2）、铰链旋转时，门内板与铰链的最小间隙；（经验值为：≥5mm）（3）、铰链旋转时，后门外板与前门的最小间隙；（经验值为：≥2.5mm）（4）、铰链旋转时，门边缘与B柱的最小间隙；（经验值为：≥5mm）（5）、铰链的安装工具与门边缘（静止或旋转）的最小间隙；（经验值为：≥1mm）（6）、门的最大开度值；（7）、后门弯折角处（NON-JAMMING）的尺寸值。以上是对铰链初步布置进行的分析，以上初步确定后，即可确定铰链是否可以沿用已有的铰链，如果已有的铰链各条件均满足要求，则可以采用已有的铰链。这时只要进行CAE分及试验验证即可，如果未用，需重新设计铰链结构。侧门铰链数据校核1.此处先要完成铰链的料厚、材料种类一般情况下冲压式铰链的料厚为：5.0mm。过去材料选择为：SPHC，随着材料性能的提高，以及对门的性能要求的提升，现在门上铰链材质逐渐选择SAPH370/SAPH440/QSTE420/B510L等。2.角度、尺寸3.CAE分析强度与耐久性，门下垂分析等；4.与工艺人员进行探讨，其结构设计在工艺上是否可行；5.在铰链页板上，是否为紧固螺栓留有足够接触平面，及螺栓的紧固力矩；6.门全开后，门与铰链的间隙是否足够；7．确定铰链安装时的门状态及安装工具是否可以正常操作。侧门铰链发展趋势侧门铰链的设计存在设计难点难点：（1）、铰链轴线的设定：虽然原理和程序非常简单，就是不断地试，但真正设定一个合理的轴线是一件非常枯燥烦琐的事，既要照顾到门与A、B柱的间隙，还要照顾到门与铰链的间隙；而且没有捷径可寻。根据经验，如果设定一个门的铰链轴线，一个人大约需要15天左右。（2）、铰链的校核：校核的内容要方方面面的考虑，要进行旋转干涉校核，安装可行性校核、冲压可行性校核，还要进行相关部件的结构可行性校核，比如铰链这样设计，铰链加强板、铰链安装板能否有空间？A、B柱的形状是否可行？这些都需要和相关工程师进行深入探讨。铰链的设计是后续结构设计的基础，因此必须小心谨慎、通盘考虑；一旦发现铰链的设计有误，往往意味着侧门所有的结构设计等于白做。侧门铰链设计的发展方向我认为，侧门铰链设计的发展方向有这样几方面值得注意：（1）、可拆卸性：因为可拆卸铰链具有安装简便、易于维修等优点，导致越来越多的铰链设计采用这种型式；（2）、螺栓紧固型：如果采用焊接紧固形式，常会导致后续生产质量不易控制以及成本偏高；因此越来越多的铰链设计采用螺栓紧固（3）、模块化：如果能够把铰链的结构形式系列化、模块化，将来的铰链设计将趋向于标准统一