王俊峰 林博 徐晓春

摘 要：滑移门是车门系统的一种重要结构形式，因其具有开启后占用空间小、乘员进出车辆便利性好等特点，所以被广泛应用在商务车上。滑移门中铰链作为滑移门系统中的重要零件，它的布置位置及结构设计将直接影响滑移门的开闭性能。文章通过对滑移门中铰链结构参数的分析与实践经验的总结，提出了滑移门中铰链的确定方法，从而便于滑移门中铰链的设计开发。

关键词：滑移门;中铰链;结构参数;分析

中图分类号：U462.1  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）10-95-03

Research on the middle hinge design of automobile sliding door

Wang Junfeng， Lin Bo， Xu Xiaochun

（Brilliance Automotive Engineering Research Institute， Liaoning Shenyang 110141）

Abstract： Sliding door is an important structural form of door system， which is widely used in commercial vehicles because of its small space occupied after opening and good convenience for passengers to enter and exit vehicles. The middle hinge as an important part of the sliding door system， the layout and structural design of the middle hinge will directly affect the opening and closing performance of the sliding door. Based on the analysis of the structural parameters of the middle hinge in the sliding door and the summary of practical experience， this paper puts forward the determination method of the middle hinge in the sliding door， so as to facilitate the design and development of the middle hinge in the sliding door.

Keywords： Sliding door; Middle hinge; Structural parameters; Analysis

CLC NO.： U462.1  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-95-03

前言

滑移門中铰链作为滑移门系统中的重要零件，它的布置位置及结构设计将直接影响滑移门的开闭性能。尤其滑移门中铰链导向滚轮与铰链转轴间的相对关系，对滑移门的开门力、开启外移量、开启行程及铰链刚度都有直接影响。本文通过对滑移门中铰链导向滚轮与铰链转轴简化模型分析，并结合实践经验，对滑移门中铰链导向滚轮与铰链转轴确定方法进行总结，便于滑移门中铰链的设计开发。

1 滑移门中铰链转臂形状确定

滑移门中铰链转臂设计需初步确定的参考尺寸如下图1，可通过Benchmark的方法采集竞品零件相关尺寸信息，将相关信息反应到布置断面中，并通过后续的相关分析对设计尺寸进行修正（表1为设计实践过程中采集的竞品零件尺寸信息）。

1.1 保证滑移门平滑开闭分析

1.1.1 力学模型分析

滑移门开启力作为用户使用舒适性的重要指标，在滑移门中铰链设计时需重点考滤。为便于分析，我们将滑移门中铰链的受力图简化如下图2。

图中F为滑移门的总开启力，f为中铰链的打开力（f为F沿导向滚轮O₁与O₂开启运动方向的分力，O为转臂转轴，f₁与f₂为两个导向滚轮在导轨中受到的力）。在F一定的条件下，增大f会提高滑移门开启的舒适性，因此在滑移门中铰链设计时需将增大f作为一项设计目标进行分析。通过图2的受力简图分析可得出F与f两者间存在如下关系。

根据（1）式可知，如果要增大中铰链的打开力f，可以通过调整下面三个参数来实现：①尽量增大角度θ;②尽量减小尺寸B（期望B=0）;③尽量加大尺寸C。但是上面三个参数调整时，会对滑移门开启过程中的几何关系（如滑移门与相关零件的间隙等）产生影响，同时也会影响滑移门中铰链自身性能。因此、另需对导向滚轮O₁、O₂与转臂转轴O的几何关系分析来保证滑移门开启过程中几何关系的成立。

1.1.2 布置差别分析

由于导向滚轮O₁、O₂与转臂转轴O的几何关系由图1中的尺寸A、B、C及角度θ确定，为分析两导向滚轮与转臂转轴三点布置差别对其他参数的影响，下面将两导向滚轮与转臂转轴三点简化为平面三角形，通过五种模式进行布置差异分析。

（1）模式Ⅰ：移动点O的影响

下图3中O' O₁' O₂'为滑移门开启到导轨平直段时中铰链的位置示意。结合图中尺寸可知，当设计需要加大滑移门开启外移量时，可将点O沿a-方向调整;当设计需要加大滑移门开启行程时，可将点O沿a+方向调整;当加大偏置尺寸A时，滑移门外移量及开启行程都将增大，但这样会降低中铰链的刚度，需通过CAE分析确认。

（2）模式Ⅱ：三点布置成直角三角形的影响

结合图4中尺寸可以看出，三点布置成直角三角形时，当点O沿竖直方向调整时，滑移门开启的外移量减小，开启行程将增大;当点O沿水平方向调整时，滑移门开启的外移量增大，开启行程相比竖直方向调整将变小;当点O沿直角边方向调整时，滑移门开启的外移量增加，开启行程相比竖直方向调整不变化。

（3）模式Ⅲ：三点布置成等腰三角形的影响

结合图5中尺寸可以看出，三点布置成等腰三角形时，当点O沿竖直方向调整时，滑移门开启的外移量减小，开启行程将增大;当点O沿水平方向调整时，滑移门开启的外移量增大，开启行程相比竖直方向调整将变小;当点O沿高线方向调整时，滑移门开启的外移量增加，开启行程相比竖直方向调整不变化。

（4）模式Ⅳ：三点布置成与模式Ⅱ相反的直角三角形

结合图6中尺寸可以看出，点O沿坚直、水平及直角边方向调整时，滑移门开启时外移量与开启行程的变化趋势与模式Ⅱ相同。但当点O沿斜边方向调整时，仅开启行程增大;当点O沿斜边垂线方向调整时，仅开启外移量增大。

（5）模式Ⅴ：保持滑移门开启行程一定

结合图7及前四个模式分析可知，为保证行程L不变，则滑移门开启外移量，当开启行程为L时，导向滚轮的位置。

通過以上五种布置模式的差别分析，可总结出：（1）当铰链转臂转轴O与导向滚轮O₁、O₂的垂直距离A一定时，若要加大滑移门的外移量，可相对于导向滚轮将转轴O移向车内方向，但这样滑移门的开启行程增加，须增加中导轨长度。（2）不论三点构成的三角形有什么不同，只要移动转臂转轴O的方向一致，开启行程和外移量的变化量也基本一致。

1.2 增加θ的方法分析

在1.1.1节中我们得出要增大中铰链的打开力f，需尽力增大角度θ。结合图1经断面分析可知，通过以下两种方法

可实现增大θ：（1）向车后移动滑移门的后分缝;（2）向车前移动滑移门开口线。当采用后移分缝的方法时，需注意中导轨后端的限制，其往往会导致开启行程变小，所以需要检查滑移门开口是否可行，同时还应检查滑移门后端在全开启时与尾门间是否有干涉。当采用前移开口线的方法时，将会导致后排座椅的乘降性变差，应该利用1：1模型来确认乘降性。

1.3 减小B的方法分析

结合图1分析，若要减小尺寸B，需将点O移向车外或将O₁点移向车内。当O点移向车外时，中铰链固定臂前后在设计时可能与滑移门玻璃导轨发生干涉，为避免干涉需要加宽滑移门，但加宽后会导致滑移门开启外移量增加，需确认滑移门是否可以加宽。当O₁点移向车内时，将导致C柱变宽，影响车内空间，应在横向对比调查车内宽度的基础上，利用1：1模型检查确认后排座椅的乘降性。

1.4 确定尺寸B及角度θ值

在确定尺寸B及角度θ值时，主要关注点是尽量加大式1.1中的打开力f。由于上述参数间相互影响，所以必须进行充分研究。如果力f过小，可能会导致滑移门的锁闭出现问题。综上角度θ最小为θ=30°，应结合1.2节中的内容，尽量加大θ值。结合1.3节中的内容尽量使B接近B=0。

2 滑移门开启外移量确定

滑移门开启外移量是车门开启过种中，保证滑移门系统与车身侧围等零件安全间隙的参数量。可以通过滑移门打开位置的正视图（下图8）来确定中铰链所需要的外移量。中铰链在滑移门侧的固定臂在中铰链设计过程中应尽量使用公司现有车型结构。结合图1，外移量H应为H=A+D-E，外移量应能保证滑移门开启后与车身侧围间隙在10mm以上，同时满足1.1节中的三角形条件。

3 总结

本文通过对滑移门中铰链导向滚轮与铰链转轴的简化三角模型分析，从开启力与布置差别两方向着手，结合实践经验，总结了中铰链各尺寸参数调整对滑移门系统的影响。从而指导中铰链设计尺寸的确定，便于滑移门中铰链的设计开发。