某輕客車型匹配電動(dòng)門的方案設(shè)計(jì)

趙海龍，徐金梅，遲玉華，李印鵬，張龍，胡建鋒

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

開發(fā)車型與基礎(chǔ)車型的車身尺寸保持一致，將右前門改為電動(dòng)門；開發(fā)車型的車身結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)車型上不做大的結(jié)構(gòu)變更，即參考標(biāo)桿車型結(jié)構(gòu)，整車的 A柱、B柱斷面結(jié)構(gòu)不做更改，B柱后移205mm，來滿足門洞尺寸要求；動(dòng)力匹配與基礎(chǔ)車型一致，發(fā)電機(jī)更換為150A；底盤系統(tǒng)沿用現(xiàn)有成熟結(jié)構(gòu)，管路隨車身結(jié)構(gòu)做適應(yīng)性修改；重新設(shè)計(jì)右前門控制開發(fā)及線束布置，取消右前門揚(yáng)聲器及其支架，暖風(fēng)管路重新布置以避讓踏步；閉合件系統(tǒng)的電動(dòng)門重新設(shè)計(jì)開發(fā)。

1 技術(shù)要求

對國內(nèi)較先進(jìn)的輕型電動(dòng)門樣車門系統(tǒng)尺寸參數(shù)及性能進(jìn)行全面的測試，了解其密封性、開啟方便性、振動(dòng)、噪聲、上下車方便性、可靠性、車身模態(tài)、剛度等各項(xiàng)性能指標(biāo)，指導(dǎo)開發(fā)車型電動(dòng)門產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，確保電動(dòng)門產(chǎn)品門系統(tǒng)各項(xiàng)性能達(dá)到或超過國內(nèi)較先進(jìn)的同類產(chǎn)品水平。

底盤系統(tǒng)：整車配置添加電動(dòng)門后，對動(dòng)力匹配和傳動(dòng)系沒有影響，動(dòng)力性能仍為2.8L國四發(fā)動(dòng)機(jī)+5MT變速箱，發(fā)艙結(jié)構(gòu)同基礎(chǔ)車型發(fā)艙結(jié)構(gòu)一致，不變動(dòng)。由于電動(dòng)門裝置與國四排氣系統(tǒng)的催化器發(fā)生干涉，對排氣裝置和踏步裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)路線優(yōu)化。

電器系統(tǒng)：電動(dòng)門采取手動(dòng)及遙控兩種控制方式，具備自檢及防夾功能，取消右前門揚(yáng)聲器及門鎖聯(lián)動(dòng)控制功能。其他電器配置保持不變。

安全裝置：整車選配安全氣囊及預(yù)緊式安全帶，選配倒車?yán)走_(dá)。

閉合件系統(tǒng)：右前門由外開門變更為電動(dòng)門，門體由鋁合金門框加鈑金蒙皮加粘接式玻璃組成，門鎖由門泵加限位塊鎖緊，門開啟關(guān)閉過程由轉(zhuǎn)動(dòng)臂控制，配置內(nèi)外應(yīng)急開啟，門密封由內(nèi)外雙層密封組成。

2 可行性分析

2.1 造型對比

開發(fā)電動(dòng)門車型在基礎(chǔ)車型的基礎(chǔ)上整車長寬高均未發(fā)生變化，造型主要變動(dòng)為在現(xiàn)有的基礎(chǔ)車型基礎(chǔ)上將右前門外開門換成電動(dòng)門，如圖1所示。

圖1 造型對比

2.2 車身結(jié)構(gòu)分析

2.2.1 側(cè)圍總成設(shè)計(jì)

2.2.1.1 結(jié)構(gòu)說明

開發(fā)車型車體側(cè)圍總成大部分沿用基礎(chǔ)車型側(cè)圍結(jié)構(gòu)，僅右前門門框位置鈑金改為電動(dòng)門側(cè)圍門框結(jié)構(gòu)，出于造型一致性的考慮，側(cè)圍造型分縫與基礎(chǔ)車型保持一致，側(cè)圍內(nèi)板和加強(qiáng)板在原有結(jié)構(gòu)上做適應(yīng)性修改，如下圖。

圖2 結(jié)構(gòu)說明

2.2.1.2 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

為保證車體強(qiáng)度，門框部分采用方鋼骨架結(jié)構(gòu)，材料采用50mmx50mmx2mm和50mmx30mmx2mm兩種規(guī)格方鋼焊接，方鋼外部由鈑金焊接成腔體將方鋼包裹起來，如下圖。

圖3 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

2.2.2 前圍設(shè)計(jì)

開發(fā)車型前圍基本沿用基礎(chǔ)車型前圍結(jié)構(gòu)，僅前地板踏步兜處發(fā)生變化，具體變化如下圖所示。

圖4 前圍結(jié)構(gòu)

2.2.3 車架設(shè)計(jì)

2.2.3.1 結(jié)構(gòu)說明

開發(fā)車型車架總成部分右前踏步兜及周邊鈑金發(fā)生變化，主要是右前裙邊上段總成（鈑金結(jié)構(gòu)）改為右前裙邊上段總成（方鋼骨架），如下圖；

圖5 車架結(jié)構(gòu)

2.2.3.2 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)說明

右前裙邊上段總成（方鋼骨架）用于固定電動(dòng)門門泵總成、轉(zhuǎn)臂、平衡桿，安裝上車扶手和行人上下車用，為保證強(qiáng)度，骨架結(jié)構(gòu)采用 20mmx20mmx2mm方鋼焊接，骨架封板采用2mm鐵板，如下圖。

圖6 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

2.3 閉合件設(shè)計(jì)

2.3.1 開發(fā)車型閉合件結(jié)構(gòu)最大化沿用基礎(chǔ)車型閉合件結(jié)構(gòu)

僅右前門由外旋轉(zhuǎn)門改為電動(dòng)門，電動(dòng)門采用外后擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式，總成由門板、轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)臂支承、門泵泵體、平衡桿總成、門框型材、門板膠條、門框內(nèi)裝飾膠條等組成，如下圖所示。

圖7 電動(dòng)門示意

2.3.2 關(guān)于電動(dòng)門開度相關(guān)尺寸要求

在未考慮裝配膠條的情況下：門洞高度為 1847mm，寬度為728mm，大于法規(guī)要求的最小尺寸，滿足使用要求。在考慮裝配膠條的情況下：門洞高度為 1811mm，寬度為672mm，大于法規(guī)要求的最小尺寸，滿足使用要求，如下圖。

圖8 電動(dòng)門開度尺寸

2.3.3 相關(guān)技術(shù)要求

電動(dòng)門完全關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，主要靠門和門框左右上下共四個(gè)金屬限位塊來配合限位，以保證門在關(guān)閉狀態(tài)下鎖止；電動(dòng)門完全打開狀態(tài)時(shí)，主要靠旋轉(zhuǎn)臂上的橡膠限位塊撞擊踏步兜鈑金限位。電動(dòng)門最大開度時(shí)門的旋轉(zhuǎn)角度為 113°；電動(dòng)門電路失效處于緊急狀態(tài)時(shí)，主要靠緊急開關(guān)，內(nèi)緊急拉手，外緊急拉手等機(jī)械結(jié)構(gòu)手動(dòng)打開電動(dòng)門。

圖9 電動(dòng)門開關(guān)示意

2.4 整車電平衡

經(jīng)計(jì)算，電動(dòng)門車型怠速時(shí)和極限時(shí)整車電流值如下：

下圖為某發(fā)動(dòng)機(jī)所配發(fā)電機(jī)（13.5V，110A）熱態(tài)輸出特性曲線：

圖10 輸出特性曲線

根據(jù)現(xiàn)用的發(fā)電機(jī)（13.5V，110A）輸出特性曲線得出發(fā)電機(jī)在怠速時(shí)（2044.5轉(zhuǎn)）的輸出電流為72A ＜ 整車所需電流86.5A。不滿足使用要求。

根據(jù)現(xiàn)用的發(fā)電機(jī)（13.5V，110A）輸出特性曲線得出發(fā)電機(jī)在極限時(shí)時(shí)（5875轉(zhuǎn)）的輸出電流為112A ＞ 整車所需電流103.33A。滿足使用要求。

下圖為某發(fā)動(dòng)機(jī)所配發(fā)電機(jī)（13.5V，150A）熱態(tài)輸出特性曲線：

圖11 熱態(tài)輸出曲線

根據(jù)現(xiàn)開發(fā)的發(fā)電機(jī)（13.5V，150A）輸出特性曲線得出發(fā)電機(jī)在怠速時(shí)（2044.5轉(zhuǎn)）的輸出電流為92A ＞ 整車所需電流86.5A。滿足使用要求。

根據(jù)現(xiàn)開發(fā)的發(fā)電機(jī)（13.5V，150A）輸出特性曲線得出發(fā)電機(jī)在極限時(shí)（5875轉(zhuǎn)）的輸出電流為150A ＞ 整車所需電流103.33A。亦滿足使用要求。

根據(jù)以上論述：現(xiàn)有發(fā)電機(jī)狀態(tài)不滿足整車電量平衡。需更換為150A大發(fā)電機(jī)，與其相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)線束同步更換。

2.5 底盤方案

2.5.1 動(dòng)力匹配

整車配置電動(dòng)門后，對動(dòng)力匹配和傳動(dòng)系沒有影響，動(dòng)力系統(tǒng)仍為基礎(chǔ)車型動(dòng)力總成，傳動(dòng)軸總成為 2200010X XXX，發(fā)艙結(jié)構(gòu)同基礎(chǔ)車型發(fā)艙結(jié)構(gòu)一致，不變動(dòng)。

圖12 動(dòng)力系統(tǒng)示意

2.5.2 排氣系統(tǒng)

由于新配電動(dòng)門裝置與國四排氣系統(tǒng)的催化器發(fā)生干涉，如下圖：

圖13 干涉示意

現(xiàn)對排氣裝置和踏步裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)路線優(yōu)化方案。

圖14 需優(yōu)化示意

圖15 排氣示意

三級(jí)踏步高度177mm縮短30mm，至137mm，法規(guī)規(guī)定最小值為120mm，滿足要求；排氣裝置的催化器分段沿Z軸下降了17mm，沿Y軸向左側(cè)移動(dòng)20mm后催化劑與踏步兜最小間隙為36mm，與踏步板最小間隙為60mm。同時(shí)為了焊催化劑的吊掛，故在踏步兜內(nèi)多加了一截矩形管，可以提高焊裝吊掛的強(qiáng)度。前排氣管和中間連接管總成根據(jù)催化器的位置變動(dòng)，接口路線重新設(shè)計(jì)，如圖15。

2.5.3 空調(diào)管路設(shè)計(jì)

國四空調(diào)管路與車身右前踏步兜骨架干涉問題，如下圖：

圖16 干涉示意

優(yōu)化后，短路走向改變，消除干涉，如下圖。

圖17 優(yōu)化后示意

3 結(jié)論

在基礎(chǔ)車型上配置電動(dòng)門，經(jīng)初步方案評審，數(shù)據(jù)初步校核，車身、內(nèi)外飾、電氣及底盤設(shè)計(jì)方案可行。

[1] Q/JQ 5570-2012.車用塑料鍍鉻件通用要求[S].

[2] 李永俊等.車輛智能電子標(biāo)簽的粘接工藝[J].汽車工藝與材料,2009.3：64-65.

[3] 安徽江淮汽車集團(tuán)有限公司.第二屆科技論文大賽獲獎(jiǎng)?wù)撐募痆C].安徽合肥：安徽江淮汽車集團(tuán)有限公司,2012.

[4] 陳新亞.汽車構(gòu)造透視圖典[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2012：1-41.