车门系统设计要点

车门系统设计要点

作者：王光

来源：《汽车世界·车辆工程技术（下）》2019年第04期

摘要：本文主要从车门系统设计的设计经验方面对整个车门系统所涉及的零部件的设计方法进行了论述。通過对各分系统的论述，描述了车门系统的设计方法以及在设计中应注意的问题。

关键词：闭合件;设计;注意问题

车门系统的设计是从造型阶段开始的。造型阶段造型师的创意中定义了各处缝线，这其中就包括门缝线以及概念性的门洞密封面。这个过程需要得到总布置、车身结构等部门的工程师协助，只有符合了基本的法规和使用限制、具备了初步的结构可行性，造型师的工作才是真正有成效的。只有这样闭合件工程师才能在造型定义的门缝线、门外观面的基础上开展进一步的工作。在造型面的基础上，闭合件工程师需要校核和定义玻璃表面，并通过型面工程师反映到外观数据上（A面）;随后还需要在造型面的基础上定义门各处基本结构和密封结构，并使用截面进行表达。

设计开始前，我们还需要总布置工程师在初步的门洞定义（包括门结构）上开展人机方面的校核，比如障碍角、乘降性等。车门、侧围结构也需要进一步的细化，甚至搭建初步的数据结构，以确保各处可以按截面布置中的定义执行，对其中表达不足或不完善的地方进行补充，进行初步的运动、装配校核。

经过这样一个初期阶段的工作，门洞、门这个区域的定义基本成熟，外表面、分缝线、密封面、截面定义和初步结构都经过了必要的法规、人机和运动/设计校核，可以在此基础上开展详细的结构设计、机构附件设计等等。下面我们主要从材料选择、门止口设计及各零部件的设计三个方面进行论述。

1 车门钣金材料选取

汽车覆盖件（车门内、外板等）一般所用材料为冷轧钢板。冷轧钢板按照表面质量分为I，II两级：I级质量最好，适用于外板;II级次之，适用于内板和加强件。按照冲压拉延等级可以分为P，S，Z，F，HF，ZF六级。一般外板的材料是08F、08AL等，厚度0.8mm，拉延级别为Z，外表面质量级别为I。内板材料为08F、08AL等，厚度1.0mm，拉延级别根据内板的成型难度而定，表面处理级别一般为II。

2 门洞止口边设计

门洞止口的设计对车门的影响很大。在正向开发的车身设计中，门洞止口边的设计是整车车门密封系统的第一步。门洞止口边受车身布置的限制，如：H点的确定，出入的方便性，安全带的布置。影响门的厚度的一个关键的因素，就是门洞止口边的弧度，它决定了玻璃的弧度，从而影响了玻璃运动的轨迹。

门洞止口的形状也基本确定了车身三大立柱的截面。门洞止口从前视图来看，最好能够重合成一条线。这样车门窗台以下的部分门内板可以简单处理成平面，窗框部分和玻璃的造型定义相关，跟门的具体结构设定相关，在同一个面上当然是最简单的处理。

3 车门系统设计

本文所说的车门系统主要是指车门钣金及车身上非电器附件，包括车门钣金、限位器、玻璃、门锁等，下面我们主要从以下五个方面进行论述：

（1）车门内外倾角及铰链布置。车门内外倾角及前后倾角一般在0-4度之间。过大和过小的倾角对车门的自关性以及车门的关门品质等都有影响。门铰链中心距与车门长度（到鱼嘴口）的比例一般要求不小于1/3，通常在350mm-500mm之间，尽可能的大，布置位置尽可能的靠外。

（2）车门内零件件间隙。一般开闭件的缝隙小于等于5mm，非运动件小于等于4.5mm。密封条的压缩量等于钣金距离的1/2-1/3。防撞杆和外表面的最小距离是5mm，玻璃升降器和内板的最小距离是12.5mm。内板和外板是偏置关系，距离3-5mm。后背门的开启是75-90度，或离地1880-2200mm。后仓门开启是90度。车门外板的包边长度为7-11mm，焊接件配合处没缝隙，不配合处放应该预留3mm以上的间隙，否则在车身振动或扭曲时会产生异响，另外内外板间隙至少3mm，否则电泳漆可能附着不充分。活动件与其他零件间隙10mm以上，否则在大力关门时可能会产生碰撞声。

（3）车门刚度要求。对于车门钣金来说，由于其要承担着车门附件的重量及自身的重量，对其垂直刚度的要求就尤为重要，垂直刚度的不足，会导致以下不良结果：①影响车门和门框的间隙及表面平齐度;②车门关闭费力;③密封性变差。

因此车门的垂直刚度一直以来都作为车门性能设计的首要目标，在设计中就要求车门下沉量越小越好。我们对车门的垂直刚度的分析一般是这样要求的：①下垂分析是在车门内板质心处施加垂直向下载荷P=20kg;②下沉分析是在质心处作用40kg的载荷，同时在车门闩位置加150kg垂直向下的载荷;分别计算出车门门闩处的垂直位移，即车门的下垂量和下沉量。这样的载荷下要求在车门边缘垂直挠度（弹性变形）不得大于16mm。车门下沉量不得超过1.6mm。

（4）玻璃的布置与校核。①要考虑玻璃和升降器的布置：做运动分析，确定玻璃外表面与车门外表面的关系，一般来说，玻璃外表面与车门外表面的阶差应尽量小，以降低行驶阻力

与噪声;②要校核玻璃的上下两个极限位置：玻璃降到最下端时应与下密封条平齐或略高一些;③要正确设计玻璃导槽的尺寸，尤其是X方向曲线的设计，极易被忽视，设计不合理则玻璃运动过程上部和下部间隙不均匀，导致玻璃升降阻力大，升降失效。

（5）车门锁体与锁扣布置设计。①首先将车门锁体与锁扣数模按照锁定状态进行装配，成为“一体”;②门锁当然要布置在与铰链相对的门缝处;③门锁理想的高度位置是居于铰链轴线的中心垂直面，使两铰链与门锁三点构成等腰三角形，但实际上竟有许多在上铰链钝角的实例;④门的关闭与开启方向决定了锁体鱼嘴口的朝向;⑤锁扣的锁止销段（与锁板相扣）的延长线S与铰链中心线相交;⑥锁扣的主中心面（不是安装面）与由S绕铰链中心线旋转形成的锥面相切与s线。

以上我们简要论述了车门系统在设计中的注意事项及相关设计标准，鉴于本人的工作经历及经验的限制，可能论述的不够全面，随着新技术、新方法的应用，车门系统的设计过程中我们还有很多新的设计方法的运用，本文也未涉及，这也是笔者需要提高和进步的地方。

参考文献：

[1]汤莹编.车门系统零部件设计及系统集成[M].北京：机械工业出版社，2017（03）.

[2]汽车工程手册编辑委员会编.汽车工程手册（设计篇）[M].北京人民交通出版社，2007（05）.

作者简介：王光（1982-），男，河北深州人，本科，工程师，研究方向：车身钣金及闭合件设计。