车门铰链布置正向设计分析

邱 鹏，阮 盼，廖松宾，劳振海，陈 健

车门铰链布置正向设计分析

邱 鹏，阮 盼，廖松宾，劳振海，陈 健

（广西柳工机械股份有限公司 电动技术与产品研究院，广西 柳州 545005）

随着汽车行业的发展，消费者对汽车的品质要求也越来越高，车门作为客户经常看到和使用到的系统，对客户的感受极其重要。在汽车开发过程中，车门铰链对车门整体的外观和开关门操作品质都很大的影响，铰链的布置是车门设计的基础，同时也是难点。为了提升车门开发品质和开发效率，文章主要对旋转车门铰链正向布置方法进行了研究，阐明了铰链布置的要求、输入条件、布置方法和步骤，对刚进入车门设计行列的工程师有一定的指导作用。

车门铰链；旋转车门；运动间隙；铰链轴线倾角

车门铰链是将车门和车身连接起来，保持车门相对于车身的位置，同时保证车门能正常开启方便驾乘人员上下车的机构。车门铰链布置是车门设计的基础，属于整车硬点，后期设计过程中不允许改变，车门其他零件如门锁、限位器、密封胶条、缓冲块、车门钣金等布置设计都是以铰链布置为基础。

旋转车门一般分内旋和外旋，两种布置方式基本一致，本文主要对内旋车门铰链布置步骤和方法进行讨论研究。

1 车门铰链布置要求

车门铰链布置需满足以下要求：

1）保证车门运动间隙足够，开启过程中不与周边零件产生干涉；

2）保证铰链安装及拆卸；

3）车门上下铰链之间的距离应尽可能大[1]，不小于车门长度的1/3，保证车门下垂刚度；

4）保证车门有自关门趋势，车门铰链要有一定的内倾角和前后倾角[2]，一般铰链轴线的倾角内倾1～3°（前门建议不小于2°，后门建议不小于2.5°）、前后倾角1～3°；

5）铰链自限位角满足车门开度要求（一般车门开启角度65～70°），开启空间要方便乘员上下车；

6）铰链开启角度一般比限位器角度大3～5°（建议做5°，因为铰链和限位器都有角度公差）。

2 车门铰链布置输入条件

1.车门铰链选型

考虑到产品开发成本和产品成熟度，不建议重新开发铰链，应优先考虑本公司现有铰链或采用供应商量产成熟铰链。旋转车门铰链一般采用合页式结构，目前车门常用的合页式铰链有冲压铰链和型钢铰链两种，如图1所示。冲压铰链和型刚铰链的优缺点如表1所示。

图1 铰链型式

表1 冲压铰链和型钢铰链的优缺点

2.CAS面

需要提供的汽车初步造型面（Concept A Surface, CAS），包含翼子板、前后车门外板和侧围外板等侧面全部数据以及体现车门初步分缝的CAS面。

3.DTS定义

工艺方面需要提供车门与周边零件的间隙面差及尺寸技术规范（Dimension Technical Specifi- cations, DTS）定义，推荐间隙值：（4±1.0）mm；面差值：（0±0.5）mm。

3 前车门铰链布置

一般先布置车门下铰链，再根据铰链倾角要求和上下铰链间跨距确定上铰链位置。车门铰链的布置重点在于铰链轴线的布置。

3.1 铰链Z向布置

可以借鉴参考车铰链的位置进行初步布置，也可以根据CAS面车门下边缘做断面，通过断面分析、车门内板成型要求以及铰链调整空间初步得出车门下铰链到车门下边缘的尺寸，初步确定下铰链位置，如图2所示。

=1+2+3（1）

式中，1为车门包边需求尺寸，取15～18 mm[3]（具体根据各主机厂要包边求设定）；2为满足车门内板成型需求的圆角、车门内板成型的拔模角以及台阶面高度三者组成的尺寸（也可以参考标杆车或竞品对标数据）；3为铰链向调整量尺寸，建议大于5 mm。

图2 铰链Z向位置布置

3.2 铰链Y向布置

铰链向位置主要以车门外板为基准来布置，需要先画出铰链处的断面，根据断面组成得出铰链轴线向空间尺寸（见图3）。因铰链结构不同，布置时还需要考虑铰链圆角和内板圆角的安全间隙。

=+++++（2）

式中，为车门外板厚度；为电泳空间；为铰链加强板厚度；为车门内板厚度；为车门调整空间和安全间隙；为铰链轮廓到铰链轴线距离。

图3 铰链轴线Y向空间需求

铰链轴线向布置时，铰链轴线应尽量靠近外板，越靠近外板，车门与翼子板的运动间隙越大（见图4），同时也可以看出越靠近外板，车门与铰链安装螺栓运动间隙越大，更能保证A柱和B柱腔体空间。

图4 铰链轴线Y向不同位置对比

3.3 铰链X向布置

铰链的向布置需在向布置的断面上进行，主要根据车门与翼子板的最小间隙要求初步确定铰链轴线向位置。各主机厂车门与翼子板的最小运动间隙要求可能不一致，这里的前车门与翼子板按经验不小于二分之一的间隙要求，如：此处车门与翼子板的间隙为4 mm，则最小运动间隙应不小于2 mm。根据如图5所示的步骤可以得出铰链轴线的向和向布置区域（左下角阴影区域），再根据铰链活动臂结构和车门钣金结构，就可以初步确定铰链轴线的位置。

图5 铰链轴线X向位置

3.4 上铰链布置

由于车门在腰线以上的厚度急剧减少，不具备铰链布置的空间，车门铰链一般都布置在车门腰线以下。在布置时，应使上下铰链间距尽可能大，以利于车门受力状况的改善，铰链间距应大于车门长度的三分之一，和的测量参考如图6所示。

图6 铰链间距和车门长度测量参考

3.5 铰链轴线倾角

两铰链轴的轴线必须在一条直线上，为了使车门有自动关闭的趋势，铰链轴线应有一定的内倾角度，因为A柱和B柱空间位置限制，铰链轴线会出现前后倾角，一般铰链轴线的倾角内倾1～3°（前门建议不小于2°，后门建议不小于2.5°）、前后倾1～3°，如图7所示。

图7 倾角测量面

铰链轴线内倾角/后倾角的设定，除了自动关闭的趋势，同时应保证汽车停在路边打开车门时，车门不会碰到人行道的路缘。按图8的方法进行校核，当车门打开至最大，保证车门最低点与路缘石齐平的高度间距在38 mm以上即可，路缘石外露高度最大为200 mm。

图8 路边停车开门示意图

推荐的车门上抬量目标设定方法为：车门开启60°，车门后下尖点点（距铰链轴线762 mm）上抬量为前门15～30 mm，后门20～40 mm，如图9所示。

图9 车门打开上抬量示意图

4 后车门铰链布置

后车门和前车门布置步骤和思路基本一致，但如果前车门和后车门结构不同则会有一定的差异。

前车门分缝对接的是翼子板，翼子板是固定件，后车门分缝对接的是前车门，前车门是活动件；此处需要考虑前车门过关的情况，前车门过关量建议3 mm。

后车门根据DTS定义要求，考虑漆膜厚度（0.2 mm）作为极限位置最小间隙要求，可根据如图10所示的步骤确定铰链轴线的向和向位置区域（左下角阴影区域），注意车门过关量校核（详见图11），再根据铰链活动臂结构和车门钣金结构，即可初步确定铰链轴线的位置。

图10 后车门铰链轴线布置

图11 前车门过关量校核

5 铰链装配拆卸确认

铰链初步布置完成后需要对铰链的装配和维修性进行确认，如不满足拆装要求，需要适当调整铰链位置，如图12所示。

(a) 车前门

(b) 车后门

图12 铰链装配校核

6 运动分析

车门铰链位置初步确定好后，需要对车门进行运动校核，确认布置的铰链在极限情况下（可根据DTS定义值）能保证车门运动过程中不发生干涉，若有干涉，则需要调整铰链位置直到满足要求为止。

7 结论

在实际应用过程中，车门铰链轴线的布置、CAS面和车门分缝三者是息息相关、相互制约的。在不满足运动间隙、车门提升量或布置空间要求时，可以通过调整铰链轴线、车门分缝或CAS面来满足。CAS面的调整一般是在不得已的情况下才会进行。本文主要概述了车门铰链布置的方法，对于进入车门行业的新手来说有较好的指导作用。

[1] 雷学明,王大鹏.车门铰链布置设计[J].汽车实用技术, 2015,40(3):19-20.

[2] 王小铅.汽车车门关闭力的研究及其应用[C]//海南省机械工程学会.创新装备技术给力地方经济:第三届全国地方机械工程学会学术年会暨海峡两岸机械科技论坛论文集.海口:海南省机械工程学会,2013: 310-315.

[3] 潘远安,李昕,邰伟彬,等.车门内外板间隙的控制对总成尺寸及表面质量的影响[J].汽车工艺与材料, 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

邱鹏（1983－），男，工程师，研究方向为新能源卡车开发，E-mail:qiupeng@liugong.com。