第八章前车门系统结构设计第一节概述1.前车门系统零部件结构组成：一般情况下，前车门系统零部件包括：车门钣金焊接总成、车门铰链、车门玻璃、玻璃呢槽、玻璃升降器总成、玻璃导轨、内外挡水条、门锁总成（含锁体、锁扣、锁芯、内外把手等）、车门限位器总成、车门内饰板等。
如图1所示。
图1 前车门系统零部件组成车门钣金焊接总成是车门系统各零部件的安装载体，因此车门的结构布置设计是否合理、车门的结构刚性和结构强度是否能够满足车门系统各零部件的功能实现就成了车门系统设计的主要内容。
车门钣金焊接总成组成零件：车门外板、车门内板、车门防撞梁、车门玻璃导轨、车门锁安装加强件、车门铰链安装加强件、外后视镜安装加强件及其它局部加强件等。
如图2所示。
图2 车门钣金焊接总成零部件组成2.车门系统设计的基本技术要求：（1）车门开启时应保证乘员上下车的方便性，要合理确定车门数，车门的开口位置，设计车门的开口大小和形状，并且车门要能够停留在最大开度的位置上。
（2）车门在开启过程中不应和车身的其它部位发生干涉。
（3）车门关闭后，要锁止可靠、安全，行车中车门不会自动打开。
（4）车门机构操纵要方便，包括车门开关自如，玻璃升降轻便等。
（5）车门应具有良好的密封性能。
（6）具有大的透光面，满足侧向视野要求。
（7）门体应具有足够的强度和刚度，保证车门工作可靠，减小车门部分振动，提高车辆侧向碰撞的安全。
（8）车门应具有足够的安装刚度，防止车门下沉。
（9）车门应具有良好的制造工艺。
（10）车门造型上应与整车协调一致，包括外表面形状，覆盖件的分块，门缝的设计和内饰。
3.车门系统设计的原则：（1）车门系统设计的总原则：由外而内、先外板后内板、先断面再数模、先周边再内部的而过程。
（2）车门结构设计原则：零件的结构设计尽可能简单，便于制造；零件之间的搭接结构合理，便于装配操作；零件的分块尽可能过合理，减少废料的产生，减低成本；在制造可行的前提下，零件的数量和分块尽可能少。
（3）车门开度原则：对于使用者来说，要求门开关灵活、轻便、自如，限位可靠；上下车方便性，开度应足够；一般车门开度角不低于60度或开度不小于650mm。
（4）车门可靠原则：足够的强度、刚度，不允许因变形、下沉而影响车门开关的可靠性；车门开关时不允许有振动噪声；部件性能可靠、不干涉；碰撞时车门不能自行打开，满足碰撞时对乘员的保护。
（5）车门轻量化原则：选择轻质材料，在满足要求的情况下，尽量减小零件尺寸和壁厚。
（6）车门附件布置原则：各附件能够发挥其应有功效；各附件的工作状态、工作环境达到最佳效果；各附件安装、拆卸方便，便于维修。
（7）车门电器布置原则：各电器能够发挥其应有功效；各电器的工作状态、工作环境达到最佳效果；各电器安装、拆卸方便，便于维修。
（8）对视野性要求：尽量加大车门窗口及玻璃尺寸，病合理布置三角窗的位置、大小、形状。
（9）对密封性要求：车门应具有良好的气密封性，雨、雪、尘不能进入车内。
（10）参数化同步工程原则：车门设计的过程是一个不断修改的过程，参数化可以方便快捷的修改；根据车门与侧围、附件、成型、人机、安全等之间的相互影响，同步工程可以使相关的人员同时设计与更改，节约设计周期。
4.车门系统设计硬点：车门系统主要设计硬点：外板曲面、分缝线、门锁结构、内板结构、密封间隙、铰链中心线长度、姿态、玻璃升降器位置和玻璃曲面等。
5.车门系统设计流程：车门系统设计流程如图3所示。
图3 车门系统设计流程第二节车门铰链的布置与设计1.车门铰链的布置与设计主要解决的内容：（1）车门铰链的法规要求：国内适用于M1类和N1类汽车的相关法规——《汽车门锁及车门件的性能要求和试验方法》（GB15086—2006）；欧洲的技术法规——ECE/R11；欧盟的技术指令——EEC/70/387；《关于门锁及车门保持件的全球技术法规》。
（2）车门铰链的布置要求：包括包括铰链结构型式的确定、铰链中心线和铰链中心距的确定等。
（3）车门铰链的工艺要求：包括铰链的结构制造工艺性和安装调整工艺性等。
2.车门铰链的布置：车门铰链轴线的布置是车门设计的一项主要工作，直接影响到车门的开度、门柱的尺寸及车门分缝线的位置和形状，铰链的布置主要包括铰链结构型式的确定、铰链中心线和铰链中心距的确定。
在车门铰链布置中需要特别注意的几个问题如下：（1）车门上下铰链轴线必须在同一直线上，铰链轴线一般习惯心里是设计成具有内倾角（0°—4°）和后倾角（0°—4°），以便车门能够自动闭合；经验表明，铰链轴线无论如何设定，其倾角（相对Z轴）尽可能不要大于“ 2°”。
也有资料说明：铰链轴线应该平行于”Z”轴，既没必要里倾或外倾，也没必要前倾或后倾；由于各种条件限制，铰链的轴线不但无法里倾或后倾，而且还需要外倾或前倾。
图3所示车门内倾角和后倾角的“+”和“-”的定义，表1是微车已开发车型前门铰链的布置情况，表2是奇瑞公司部分车型车门铰链的布置情况。
图4 车门内倾角和后倾角的“+”、“-”定义表2 奇瑞公司部分车型车门铰链的布置（2）铰链中心距的确定可参考车门长度，一般情况下铰链中心距/车门长度≥33%，即“铰链间距HS（hinge spread）”与“铰链锁柱间距DL(door length)”的比值≥1/3；在结构允许的情况下，车门上下两铰链之间的距离尽可能的做到最大，上铰链的上端与下铰链的下端最好保持400mm左右的间距。
如图5所示。
图5 铰链中心距的确定示意图（3）车门铰链轴线确定后，必须以轴线为中心进行车门开启运动校核，校核车门在最大开度位置时，车门与车身其它部件是否存在干涉。
铰链最大开启角度是由门的开度决定的。
门的开度设定一般由车身总布置来完成，在造型设计时初步的可行性分析时考虑上下车的空间是否足够、仪表板的进出的可行性、以及相应A、B柱结构的可行性时，即确定了门车的开启角度。
车门最大开度角一般取65°—70°范围。
一般情况下，铰链的最大开启角度要比门的开度小3°—5°，以避免门过开时与车身发生干涉变形；在门闭合时，铰链仍有3°—5°的夹角，以避免铰链自身干涉。
（4）为避免车门打开时与其它车身部件干涉，铰链的轴线应尽可能外移，使其靠近车身侧面。
铰链轴线布置越靠近车门外板和车门前端就越有利；原因是：轴线越靠近车门外板，门完全打开后，前门与翼子板间隙以及前后门间隙就越大，避免干涉；轴线越靠近车门前端，门旋转时，其对A、B柱的侵入量越小。
一般情况下侵入量不超过50mm，如果该值过大，则铰链的整个强度变弱，且对整个A柱与B柱的截面影响很大，对控制门下垂、OFFSET偏置碰等也非常不利。
图5是铰链对A柱、B柱侵入量影响的关键尺寸。
图6 铰链对A柱、B柱侵入量影响的关键尺寸（5）车门在最大开度位置时，校核上下车方便性和上车后关门方便性。
（6）铰链初步布置并确定后，即可确定铰链是否可以沿用，如果已有的铰链各项条件均可满足设计要求，则可采用已有的铰链，否则则必须重新开发。
车门铰链的结构型式多种多样，大致结构型式如图7所示。
图7 车门铰链的结构型式（7）校核门在开关的过程中，铰链与门、门与翼子板、门与侧围之间的匹配关系是否满足要求，同时还要考虑密封条安装的可行性及密封条的性能能否保证，具体如图8所示。
铰链在安装时，安装工具是否可以正常操作。
（a）铰链旋转时，门内板与铰链的最小间隙≥5mm；（经验值）（b）铰链旋转时，前门外板与翼子板的最小间隙≥2.5mm；（经验值）（c）铰链旋转时，门边缘与A柱的最小间隙≥5mm；（经验值）（d）铰链的安装工具与门边缘（静止或旋转）的最小间隙≥1mm。
（经验值）图8 车门铰链安装后相关零部件的间隙关系3.铰接式车门铰链的法规要求：国际上不同的国家对铰链都作了详细的法规要求，在产品设计初期就需要确定车辆是否出口，出口到那些国家，各国法规对铰链的要求如表3所示。
4.铰链的结构设计：铰链的结构设计要满足两个要素：一是重量最小，一是刚度最大；即在满足刚度的前提下，尽量减小料边。
铰链的结构设计主要包括：确定铰链的详细结构，即确定铰链各部分结构形式、材料、料厚和尺寸，并完成2D和3D数据制作。
（1）铰链的功能：a）联接：将车门与车身联接在一起；b）旋转：使车门能够旋转自由开启；c）限位：使车门能保持在一定的角度或档位；d）保持：保持车门能够正常开启，不下垂。
（2）铰链的组成：a）固定页：与车身联接的部分；b）旋转页：与车门连接的部分；c）销轴：使旋转页与固定页铰接在一起的轴件；d）衬套：旋转页与轴之间的耐磨部件。
（3）铰链的结构选择：车门铰链的结构型式如图7所示，根据对“BENCHMARK”的结构分析，结合已开发产品铰链的结构引用的可行性分析，选择铰链的结构型式。
（4）铰链的材料：铰链的材料一般选择“SPHC/5.0、QSTE420TM/5.0或SAPH370/5.0”。
（5）铰链安装处的典型截面：如图8所示，该截面应体现以下信息——前门内板、外板、翼子板、侧围外板、侧围内板、铰链、铰链加强板、铰链安装板、玻璃、紧固螺栓、密封条、门护板、安装工具等。
（6）铰链的结构设计时应注意的几个问题：A）铰链的旋转页及固定页安装孔一般都设计为直径12mm，这样可以更好的容公差；b）铰链的固定页翻边要满足铰链螺栓的极限调整情况下不干涉，并且有1.5mm的余量；c）铰链的安装孔边缘线距料边最小距离不小于4.5mm。
5. 铰链的2D 图及技术要求：铰链的2D 图可以根据3D数据导出并标注相关的尺寸，并在2D图上明确以下的具体技术要求（1）未注尺寸公差按QC/T286，未注形位公差按GB/T13916；未注尺寸依据3D数据；（2）铰链转轴的脱出力≥4900N；（3）铰链表面不得有锈蚀、毛刺、裂纹及过多的防锈油等；（4）铰链的开启闭合转动力矩在0.5-1.2Nm之间；（5）在图示区域压印以下内容：字深0.5mm、CAC标记、零件号、供应商代码、法规号等，字体等按Q/SQR.04.057和Q/SQR.04.058的要求；（6）铰链表面镀锌处理Fe/Ep.Zn8，按QC/T625要求；（7）门铰链性能应符合QC/T586的性能要求和试验方法,并符合欧标ECE11/02、EEC70/387的相关要求；耐久性：铰链应进行110000次耐久性试验，试验后铰链应能正常工作，无异响；（8）图示为左后门上铰链(XX-6206010),右后门上铰链(XX-6206020)与左后车门上铰链对称；（9）零件的材料和材质必须满足：EU DIRECTIVE 2000/53/EC；（10）限位机构CO2后，焊接可靠，无漏焊、虚焊、毛刺、飞溅、焊缝成形不良、气孔、裂纹、烧穿、未焊透等现象，焊后打磨平整；（11）车门铰链的法规件型号：前侧门6106AAN 、后侧门6206AAN。
