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汽车前车门结构及要求

2017-03-25311作者:启飞汽车设计

车门是车身结构的重要组成部件,其性能直接影响着车身结构性能的好坏。本文针对车门结构的确定、 附件的布置、 运动校核、 结构的统一协调、 密封性的处理以及车门的安装等方面进行了研究,对车门结构设计中的问题进行了分析。此研究对汽车前车门进行全面的结构性能分析,为汽车前车门的结构设计优化提供了依据。1 前车门的类型汽车前车门根据不同的分式有多种类型,具体分

类如表 1 所示。 而不同类型的车门又由车门焊合总成及车门附件两部分组成,具体分解如图 1 所示。
汽车前车门分类
汽车前车门分类

2 前车门结构分析

2.1 整体式车门及窗框结构整体式车门是指由车门内、外板整体冲压成型件及嵌在内外板间的窗框导轨组成,通过包边工艺及焊接合成为白车门,如图 2 所示。这种结构的优点是:车门内外板均是整体冲压件,外观品质好,成形精度高,强度及刚度易满足要求,并且制造中的工序比较少、 工艺简单。缺点是:玻璃导轨和密封条嵌槽需要单独设计结构件加焊在主体框架中, 增加零件

数量及重量,窗框外边框通常比较宽大,窗框的可装饰性不强,对造型有限制,不太符合现代造型的要求;而且全尺寸的门板需要比较大的冲压模具,对冲压模的要求也比较高,整套模具的成本很高;由于窗框是一体冲出来的,所以废料面积比较大,材料的利

用率比较低。如图 3 所示。
整体式车门

2.2 分体式车门及窗框结构

在分体式车门结构中, 整个窗框部分从内外板中被分离出来,车门内、 外板尺寸缩小为只有窗台以下部分,窗框是由几段通过滚压工艺成型的窗导轨和一些小冲压件拼焊而成的一个总成件, 然后窗框总成与门内板在窗台位置通过焊接的方式连接成一

个完整的车门,如图 4 所示。分体式车门结构的优点是窗框宽度可以不受冲压和焊接工艺的限制设计得比较窄,有利于车身造

型,也有利于乘员视野,并且滚压窗框的截面形状受工艺影响较小,可以比较自由地根据密封条或者造型的需要设计成很多样子。由于内外板尺寸缩小了一半,所以相应模具成本降低了许多,同时内外板的材料利用率也大幅提高,节省了材料成本。组成滚压窗

框的几段导轨的截面形状还可以设计成统一的截面,增强了通用性,节省了重复开发成本,截面如图 5 所示。滚压窗框结构的缺点是:滚压件受弯曲工艺影响,容易出现径缩现象,而且弯曲半径不能过小,否则会出现褶皱,造型受到制约。 窗框与门内板在窗台区域焊接时需要有较长的交叠部分,设计时需考虑留出空间避免出现干涉,同样也会影响门分缝线设计。另外,滚压窗框本身是多段导轨拼焊而成的,并且整个窗框总成也是和门内板焊接连接的,制造精度比较难控制。
 

整体式车门

3 车门铰链布置设计

铰链是车门总成与车身的连接件之一,当车门关闭时,车门上的承力件为门锁和铰链;打开车门时,车门的重力完全由铰链来承受。铰链轴线的布置会影响车门的开度、门柱的尺寸以及车门分缝线的位置和形状。在布置铰链时,应在结构允许的情况下,车门上

下两个铰链之间的距离应尽可能大,可有效减少车门下垂量。通常上下铰链的跨距 Z 与铰链中心线到锁扣距离 L 之比为 Z/L>1/3。 铰链的布置要点:上、 下铰链轴应在同一轴线上,称为铰链中心线。一般来讲,铰链中心线应垂直于地面或向车内有一个不大于 2°的内倾角,使车门有一个自动关闭的趋势方便关门。

4 门锁布置设计

门锁一般安装在车门内板的后端部,其高度位置应与车门质心位置在同一水平线上,但又要考虑车门铰链的影响、 外开手柄位置、 与升降器的相互关系及整个车门高度方向的尺寸。门锁的位置还应保证车门顺利开启和锁止,因此在后视图中锁舌的中

心线必须与铰链轴线平行。锁扣到门内板鱼嘴口的距离设计有 2 种方案:一是,当锁扣超出车门内板表面时,直接留足锁

 

 

开启和闭合的余量,超出锁体口边缘 3 mm;二是,当锁扣不超出车门内板表面时,锁扣到门内板鱼嘴口的距离在超出锁体口边缘的情况下为 7 mm以上,这主要考虑到保证碰撞后车门仍能顺利打开,满足法规要求。

5 车门密封设计

良好的车门密封可以隔绝车外噪音、废气、 灰尘、 雨水的进入,提高乘员舒适性。车门密封包括车门整体与门洞之间的密封、车门玻璃与窗口之间的密封及内板与内饰板之间的密封等。图 3 所示的例子表述的是车门总成和车身形成的密封结构形式。

通常轿车的车门与侧围之间设计两道密封条。密封条所处的部位不同,其形式及所起的作用的也不尽相同,头道密封条主要起防水作用,二道密封条主要起隔音防尘作用。考虑到密封条的成本,密封间隙不宜过大,根据国内厂商的生产精度水平,车门周边密封间隙应取 15 mm 左右,日本车厂车身制造精度较高,密封间隙多取在 10 ~ 12 mm,密封条的压缩量控制在密封条

可压缩部分的 1/3 ~ 1/2,这样既保证了密封效果,又不至于在关门过程中产生过大的噪声和关门力。6 运动校核车门在完成设计后, 需要利用软件进行运动模拟分析,确保车门在运动过程中与周边零件没有干涉并保持足够的间隙。通常,可以使用 UG MOTION

模块或更专业的 CAE 软件 ADMAS 进行运动分析校核,通常要求车门在运动过程中与周边零件间隙保证在 2 mm 以上。

 


(作者,启飞,专注于汽车设计研发与汽车设计实战教育。启飞团队为车企设计研发工程师创建,已经陆续培养大批汽车设计研发人才进入汽车设计行业,启飞所有汽车高级工程师都来自国内外车企或设计公司,拥有丰富的设计研发经验,这些宝贵经验都是你在其他任何地方接触不到的 ,更多汽车设计实战技术与汽车行业就业经验,请关注QQ2915766019 微信qifei1788, http://www.91qifei.com )


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