1背景

汽車側門的垂直剛度是汽車門系統(tǒng)的一項重要的性能指標，門系統(tǒng)的設計必須在滿足該項性能指標的前提下，才能通過汽車鉸鏈側門子系統(tǒng)耐久試驗規(guī)范，才能保證車門的正常閉合及密封等方面的基本性能。LSR=前門鉸鏈分布律HS/門長度DL（如圖1所示），對乘用車一般要求LSR值小于等于2.5，而商用車一般要求LSR值小于等于2.7，LSR對門的垂直剛度起決定性作用，而鉸鏈加強板的設計對增加前門垂直剛度起著至關重要的作用。

在門系統(tǒng)存在前期布置缺陷的時候，如果前門的鉸鏈分布律過大及前門的限位器安裝面為一大半鈑金平面無加強結構，如何通過鉸鏈加強板的結果設計來彌補門系統(tǒng)布置缺陷，通過鉸鏈加強板的加強作用滿足整個門系統(tǒng)的剛度指標，并同時滿足鉸鏈及限位器安裝區(qū)域的防水防灰及防銹性能，這是本文研究的問題。

2現(xiàn)有技術結構缺陷

傳統(tǒng)的前門鉸鏈加強板結構為一塊鉸鏈螺母板焊接螺母焊接，與門內(nèi)板用兩個焊點搭接起來，如圖l所示。此種結構與門內(nèi)板鉸鏈安裝面的搭接面較小，此種結構存在的缺陷如下：在鉸鏈分布律相對門的長度較小的情況下，前門內(nèi)板與鉸鏈加強板搭接面較小，存在應力集中，內(nèi)板鈑金容易因受力而變形，從而造成前門的垂直剛度不足，車門在經(jīng)常使用開關門的過程中會由于安裝面鈑金變形而下垂，整個門鈑金的錯位會影響門正常的開關性能及整個門系統(tǒng)的密封性。

從圖l可以看出，由于前門系統(tǒng)的布置問題，前門鉸鏈側的鈑金的安裝空間不足已在前門限位器安裝面位置做特征加強限位器安裝面強度，此時前門的限位器安裝面只能為一大鈑金平面，限位器安是運動件，限位器安裝面位置在限位器運動的過程中受力，容易應力集中導致內(nèi)板鈑金變形開裂；此時為解決限位器安裝面的鈑金強度不足問題需要增加1個限位器加強板零件，圖1中單個鉸鏈加強板已經(jīng)不能滿足整個門系統(tǒng)的性能要求，單個鉸鏈加強板不能解決垂直剛度不足及門內(nèi)板變形問題，需要增加鉸鏈加強板及限位器加強板兩個零件，從而重新增加兩套模具，增加成本?，F(xiàn)有鉸鏈加強板結構如圖2所示。

3現(xiàn)有結構缺陷的解決方案

3.1新結構需要解決的技術問題

現(xiàn)有的鉸鏈加強板的結構存在以下缺陷：當前門的鉸鏈的分布率較大的情況下，新結構需解決前門的垂直剛度不足，導致門下垂，影響整個門系統(tǒng)性能的問題；同時當門系統(tǒng)的布置導致前門限位器安裝面為一個大平面的時候，新結構需解決限位器安裝面位置鈑金受力導致內(nèi)板鈑金變形開裂問題；同時新結構還需要解決增加的零件模具開發(fā)及運輸成本的問題；門系統(tǒng)限位器安裝面位置的防塵防灰問題；加強板與內(nèi)板搭接的防銹問題。

3.2新結構的技術方案

根據(jù)新結構需要解決的關鍵技術問題，我們制訂了以下的技術方案：新的鉸鏈加強板結構將前門鉸鏈加強板與前門限位器加強板集成為1個加強板設計，鉸鏈安裝面位置增加前門鉸鏈螺母板的焊接搭接，以上設計增加了鉸鏈加強板與內(nèi)板的搭接面積，同時增加了鉸鏈安裝面的材料厚度，防止應力集中，加強了前門鉸鏈安裝面的剛度，同時提高了門的垂直剛度。另外，此結構解決限位器安裝面位置鈑金受力導致內(nèi)板鈑金變形開裂問題；該設計將兩個加強板零件集成為一個零件設計，減少限位器加強板零件的模具開發(fā)及包裝運輸和工序及人力成本。新鉸鏈加強板改進結構如圖3所示。

 

加強板的限位器安裝面根據(jù)限位器的運動包絡安裝面要求設計與限位器完全貼合，與內(nèi)板限位器安裝面位置離空，防止此位置的內(nèi)板及加強板無電泳液通過而導致內(nèi)板及加強板的限位器安裝面生銹。另外，加強板限位器安裝面按照設計要求安裝設計加強板與內(nèi)板周圍面完全貼合，焊點布置在加強板與內(nèi)板焊接完全貼合位置，防止門內(nèi)板此位置漏水漏灰。非焊接面位置，加強板與內(nèi)板之間預留3mm以上電泳液通過的空間，形成電泳液流通腔體，使得電泳液能附著在門內(nèi)板及加強板上，防止加強板與門內(nèi)板完全貼合，電泳液無法通過，導致內(nèi)板及加強板的鈑金生銹。此結構設計完全考慮的門系統(tǒng)CAE性能指標及防銹、防水、防灰功能，并將零件的模具設計成本、運輸成本及人工操作成本充分考慮，集成了以上設計。

3.3新結構的應用實例

某車型的前門LSR（=鉸鏈的跨度／門長度）為994/322=3.09，如圖3所示，遠遠超過了門的鉸鏈分布律小于等于2.7的要求，對于在此情況下傳統(tǒng)結構的鉸鏈加強板，用CAE軟件計算后發(fā)現(xiàn)，前門的垂直剛度指標的各項指標都不滿足企業(yè)標準閉。使用新結構鉸鏈加強板后，通過CAE計算，得出結果見表1，門垂直剛度的各項指標均接近滿足企業(yè)設定的標準。根據(jù)表l對比結果可以得出結論，新改進的鉸鏈加強板的結構可以有效彌補前門的系統(tǒng)的前期布置LSR值過大的缺陷，有效提高前門的垂直剛度，提高整個門系統(tǒng)使用性能。

4新結構的經(jīng)濟效益

將前門鉸鏈加強板與前門限位器加強板集成為一個加強板設計消除鈑金位置應力集中，避免內(nèi)板限位器安裝面鈑金變形開裂；新的結構增加鈑金強度的同時，提高側門的垂直剛度；有效提高門系統(tǒng)的防水、防灰性能及防銹性能。同時，新的鉸鏈加強板集側門鉸鏈加強板加強作用與限位器加強板功能于一體，減少限位器加強板零件的模具開發(fā)成本及包裝運輸成本和增加工序導致的時間及人力成本。加強板的設計從提高門系統(tǒng)的性能和降低零件開發(fā)成本方面完成了整個加強板的結構改進。

5結語

在前門的鉸鏈分布律相對門的長度較大，前門的垂直剛度不足，及前門限位器安裝面布置空間不足導致鈑金容易應力集中而受力變形的情況下，通過對鉸鏈加強板結構改進彌補了前門體統(tǒng)的布置缺陷，完成了整個門體統(tǒng)性能的質量提升，并將零件成本及人工成本方面控制融人到加強板的結構設計中，總結了新的前門鉸鏈加強板的結構設計經(jīng)驗，為新車型開發(fā)的結構設計提供參考。