车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算

车门铰链及行李箱盖扭杆弹簧的布置计算

沈茂涛

【摘要】对轿车车门铰链、车门前侧分缝线、行李箱盖扭杆弹簧的布置进行了研究,总结了轿车设计中车门铰链及其轴线的布置方法、步骤及校核要点.介绍了车门与翼子板之间、前后车门之间分缝线的位置以及形状走向的确定方法,论述了行李箱盖铰链及其平衡支撑机构的形式、行李箱盖重力力矩以及扭杆弹簧力矩曲线的绘制方法,明确了扭杆弹簧扭转刚度系数的计算方法.%ln this paper, investigation is made to car door hinge, door front separating line, trunk lid torsional bar spring. Layout method, procedure and checking points were summarized to door hinge and its axial line in car design. Position of separating line between door and fender, between front and rear door as well as determination method of shape direction are introduced. Trunk lid hinge and the form of its balance supporting mechanism, the plotting method of trunk lid gravity moment and torsional bar spring moment curve are elaborated, the calculation method of torsion stiffness coefficient of torsional bar spring is defined in the paper.

【期刊名称】《汽车技术》

【年(卷),期】2012(000)008

【总页数】4页(P29-31,36)

【关键词】车门铰链;车门分缝线;行李箱盖扭杆弹簧;扭转刚度系数

【作者】沈茂涛

【作者单位】上海同捷科技股份有限公司

【正文语种】中文

【中图分类】U463.8

1 前言

在以往的轿车车身设计中，车门铰链轴线基本是先沿用标杆车设计，车门前侧分缝线直接由造型给定，然后工程设计人员进行车门运动分析，根据最小运动间隙要求再去调整铰链轴线或车门前侧分缝线。该方法属于逆向求解，要进行多次反复，效率低、时间长。行李箱盖扭杆弹簧的布置以及系数计算基本是沿用标杆车设计。

在最近与某汽车公司合作设计过程中，得到了正向求解车门铰链轴线以及车门前侧分缝线的方法，该种方法效率高，校核调整的次数比逆向求解少得多；同时得到了布置行李箱盖扭杆弹簧以及计算其扭力系数的方法。

2 车门铰链的布置

2.1 车门铰链布置的前提条件

在设计布置车门铰链前首先要明确一定的输入前提条件，生产厂家的已有条件不同、车型不同，其前提条件也不相同，本文根据常见的已有车身三维造型、车门铰链沿用现有零件的情况来说明。

a.造型外CAS （Computer Aided Surface）：指造型部门提供的三围造型数模，含车门上、下分缝线和后门后侧分缝线，不含车门前侧分缝线；

b.侧围止口线：指车身侧围上安装车门内密封条的内、外钣金边界线；

c.车门铰链数模：指沿用的老车型车门铰链的数模。

2.2 车门铰链布置步骤（以前车门为例）

首先在侧围A柱上、下铰链之间一定高度处作一简要的水平断面图，根据标杆车

相应位置处的断面确定尺寸A（侧围止口到铰链轴线的X向距离）。根据尺寸A

作垂直于X轴的平面与外CAS相交得到一条交线L，L与车门下分缝线交点为P，将交点P沿交线L向外移动一定距离（大于0）可得到起点Q，以Q点为起点作

一内倾角为2°（预先确定）的直线M，此直线M即为初定的车门铰链轴线，如图1所示。

图1 车门铰链轴线的绘制

车门上、下铰链只能布置在轴线上，同时要满足两个相互矛盾的条件：一是上铰链要尽可能靠上，下铰链要尽可能靠下，上、下铰链中心线的垂直距离H越大越好；二是铰链的车门连接板到车门外表面要有一定间隙T，间隙T越大铰链安装越可靠。一般取H=340～400 mm，T=12～20 mm。因此可以确定前门上、下铰链的轴线以及铰链高度位置（图2）。用同样的方法可以确定后门铰链的轴线以及高度位置。

图2 铰链高度位置的确定

3 车门前侧分缝线的确定

一般情况下造型部门设定出来的分缝线过多考虑了美观等造型要求，而忽视或无法考虑车门运动对分缝的要求，结果使得前门与翼子板、前门与后门之间产生运动干涉，或车门打开时与侧围上的铰链连接端产生干涉。为了避免出现该种情况，工程设计部门要对分缝位置和形状提出约束要求，限定分缝约束区域。原则是在确定车门铰链轴线后，要根据前门与翼子板以及前后门之间的最小运动间隙（一般为2.2 mm）作出车门前部边界线区域，造型人员只能在该区域设计分缝线的位置和形状。在B柱上铰链处作一水平断面，A点为铰链轴线与该水平断面的交点，如图3所示。过A点作外CAS的法线，交点为B；在后门外CAS上取点C，使得CB=BA，C点即为该断面上后门前边界线的后极限点；设定后门绕铰链轴线转到极限开启位置（铰链限位角）时后门前边缘到铰链侧围连接端的Y向距离为5 mm（最小

值）；将后门转回到完全关闭状态，得到后门前边界线上的前极限点D，在该断

面高度上，后门前边界线上的点只有在D、C两点之间，才能同时满足最小运动间隙要求（2.2 mm以上）和极限开启状态与侧围B的间隙要求（5 mm以上）；

沿后门前侧分缝位置在从水切到后门最下点的范围内作n（n越大作出的曲线越精确，一般取n=12）个水平断面，得到点 C1、C2、C3……Cn 和点 D1、D2、

D3……Dn，将这n个C点连接成一条C曲线，n个D点连接成一条D曲线。C

曲线即为后门前边界线的后极限位置，D曲线即为后门前边界线的前极限位置。C、D两曲线围成区域Z，后门实际前边界线只有在区域Z内才能同时满足最小运动

间隙要求和极限开启状态与侧围B的间隙要求。

将作出的C、D曲线和区域Z输出给造型人员，要求其将后门前边界线设定在区

域Z内，如图4所示。用同样方法可以将前门前边界线也设定在区域Z内。

图3 B柱上铰链处水平断面

图4 后门前边界线造型可设定区域

4 车门铰链轴线及前侧分缝线的关系校核

4.1 铰链与侧围连接端的套筒工具空间

为了便于将车门及其铰链安装到侧围上，铰链侧围连接端的3个安装孔到车门前

边缘的最小距离a必须大于相应套筒工具的半径，以保证装配时套筒不与车门边

缘干涉，如图5所示。

图5 铰链与侧围连接端的套筒工具空间

4.2 车门前下角点的位置要求

根据已有的相关设计经验，车门前下角点在俯视图中要位于以铰链中心O为原点

的坐标系的第1象限中，如图6所示，此时前下角点在开门运动中向后、向外运动，不会与其前部和内侧的零件干涉。

图6 车门的前下角点位于第1象限