汽車滑門下鉸鏈結構設計

田亮，賈良玉

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

側滑門在MPV上應用非常廣泛，一般小型MPV滑門承重鉸鏈多為下鉸鏈和中鉸鏈，承重鉸鏈的設計關系到側滑門與周邊附件運動間隙和側滑門下沉。特別是承載滑門重量的下鉸鏈，因空間布置原因，通常尺寸較長，如結構設計不合理，則變形量較大，滑門自重狀態下存在下沉風險，對滑門開閉不利。

本文獻基于 CAS階段對滑門鉸鏈的結構進行分析和正向設計，并提出優化方案。

1 滑門下鉸鏈設計內容

滑門下鉸鏈設計內容包括如下：

（1）下鉸鏈周邊邊界條件制作與輸入，主要包括造型CAS、 門洞線制作、下鉸鏈布置方式選擇（分為內置和外置，本文重點討論內置結構）、全開鎖尺寸確認、下鉸鏈旋轉頭選擇、下鉸鏈上下邊界斷面制作、下鉸鏈安裝面確認、車門開度確認、滑門下鉸鏈位置X向移動量α、Y向位置移動量β作為參考值。

（2）下鉸鏈安裝位置鈑金斷面制作，確定下鉸鏈安裝空間，同時確認下鉸鏈安裝面和安裝孔位。

（3）下導軌位置斷面制作，確定下導軌Y向和Z向位置，為下鉸鏈位置和尺寸做參考。

（4）下鉸鏈3D數據制作和運動校核。

（5）下鉸鏈剛度的CAE分析檢查。

2 滑門下鉸鏈斷面制作

2.1 下鉸鏈關門狀態下邊界制作

2.1.1 下導軌直線段位置斷面制作

制作下導軌直線段位置斷面，確定下導軌與門洞線距離A；確定下鉸鏈Z向空間，為后續鉸鏈3D數據做參考；確定下鉸鏈斷面的Z向位置，用于后續制作斷面參考，如圖1所示。

圖1 下導軌直線段位置斷面

2.1.2 關閉位置的B柱門洞位置鈑金邊界

制作下鉸鏈關閉位置的B柱門洞鈑金邊界，作為下鉸鏈在關門時的限制條件，如圖2所示。

圖2 B柱位置鈑金邊界

2.1.3 鈑金斷面制作

根據輸入的CAS制作下鉸鏈安裝位置的鈑金斷面，斷面包含內外板、下鉸鏈加強板，如圖3所示。

圖3 下鉸鏈安裝位置的鈑金斷面

2.1.4 下鉸鏈打開到最大位置的限制邊界

制作C柱位置的門洞位置的側圍邊界，將該斷面以X向移動α、Y向移動β，該移動的新斷面作為下鉸鏈打開到最大位置的限制邊界，如圖4所示。

圖4 下鉸鏈打開到最大位置的限制邊界

2.2 下鉸鏈斷面草圖制作

草圖中需要優先制作下導軌直線段，下導軌拐彎位置（為方便關門平順性和關門便利性，一般下導軌拐彎位置和直線位置角度推薦150°～155°），根據2.1中提供的參數A、α、β參數和下鉸鏈開門及關門限制邊界，確定下鉸鏈承重輪大體位置，然后制作下鉸鏈斷面，一般為保證下鉸鏈剛度，下鉸鏈長度尺寸越小越好，如圖5所示。

圖5 下鉸鏈斷面

3 滑門下鉸鏈3D結構制作

3.1 下鉸鏈3D結構制作

根據上述制作的下鉸鏈斷面邊界，制作下鉸鏈曲面邊界，將曲面通過倒角、剪切，制作初步的翻邊和加強筋，制作出初步的3D結構，并對數據進行加厚處理，得到初步的實體數據，如圖6所示。

圖6 下鉸鏈3D結構

3.2 下鉸鏈全開鎖約束

根據上述制作的下鉸鏈空間尺寸，布置全開

鎖，根據全開鎖尺寸及空間要求，調整下鉸鏈局部結構，如圖7所示。

圖7 調整后的下鉸鏈局部結構

4 滑門運動分析和校核

4.1 DUM運動分析檢查

將上述制作的下鉸鏈、全開鎖和下導軌導入到CATIA運動分析環境下并制作DMU文件，在DUM運動結構中檢查下鉸鏈與周邊邊界運動間隙，一般要求下鉸鏈與上側間隙≥5mm，與下側間隙≥8mm，其他運動間隙≥8mm，根據檢查結構，對下鉸鏈邊界進行修正，如圖8所示。

圖8 DUM分析檢查結果

4.2 下鉸鏈剛度分析

對上述修正后的下鉸鏈進行CAE分析，模擬滑門打開狀態下的下鉸鏈裝配情況，將下鉸鏈固定點進行剛性約束，對承重輪位置施加一個滑門總成重量，考察下鉸鏈最大變形量，要求變形量小于3mm，同時不能存在塑性變形，如圖9所示。

圖9 下鉸鏈剛度分析結果

當下鉸鏈剛度不能滿足上述要求時，需要優先考慮對下鉸鏈結構進行修正，譬如增加翻邊、加強筋優化、鉸鏈材質料厚優化，如果仍然無法滿足要求，需要與車體、總布置進行協商，對車門開度、下導軌與門洞線距離、下鉸鏈安裝點距離與B柱分縫距離等進行修正。

5 結論

根據此下鉸鏈結構設計方法可得出以下結論：

（1）滑門開度影響下鉸鏈結構設計，滑門開度越大，下鉸鏈長度變大，剛度變差。

（2）滑門下鉸鏈 Y向開度越大，下鉸鏈長度變大，剛度變差。

（3）下滑軌Y向位置盡量靠外，以減小下鉸鏈長度。

（4）門洞線尺寸影響下鉸鏈空間布置，滿足要求前提下，滑門門洞線門檻位置兩R角處盡量做大以方便下鉸鏈布置。