CN103587390B - 一种钢铝塑料混合的模块化车门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢铝塑料混合的模块化车门，相对于传统车门的整个复杂结构，本发明将原有的复杂的车门结构模块化，将车门结构分成三个功能模块：车门外板、车门框架、车门内板及附件模块，根据车门各部件功能性将传统车门模块功能化，具有良好的车门制造、装配工艺性，其具体特征在于：车门外板为车门结构中非主受力件，强度刚度要求适中，一般在于提高满足外造型的功能要求；车门内板也非主受力大覆盖件，可选择采用复合材料或塑料。本发明综合考虑强度刚度外观性重量各方面因素，车门外板可使用更薄的金属材质板，也可以考虑选择铝合金材质，铝合金材质轻比重小、强度较高，延展性好，耐腐蚀性强，同时也还具有良好的成形性能、加工性能等。

Description

一种钢铝塑料混合的模块化车门

技术领域

本发明涉及一种汽车车身车门组件，具体为一种钢铝塑料混合的模块化车门，属于汽车车辆设计制造技术领域。

背景技术

汽车车身属于汽车的三大总成之一，在汽车设计中占有极其重要的地位。汽车车门又是车身侧围的重要组成部分，并直接影响着汽车的美观和安全性，车门设计极其重要。传统的车门结构通常由门体、车门附件和内饰盖板三部分组成。门体包括车门内板外板、车门加强横梁、车门加强板等，铰链、门锁机构及内外手柄、玻璃及玻璃升降器和密封条等构成车门的附件，内饰盖板则是指固定板、内饰蒙皮和内扶手等构件。门体结构一般是由厚度0.6-1.0mm的薄钢板通过冲压成形的外板和内板并焊接而成的。外板外型需要与整车协调，外板包着内板并在边缘形成一圈刚性箍，形成俗称的包边。内板是车门的主要零件，传统车门在内板上通常都冲有各种形状的孔洞、窝穴、凹缝和加强筋，以便安装附件时来固定卡扣。内饰板在附件安装完之后将其遮挡提高美观性。此外，车门设计中有不少加强板，针对门体局部弱处作加强作用。

图5所示的现有技术中的传统车门由大量的冲压钣金件，通过包边、焊接、铆接等工艺连接而成。在传统车门结构中，车门外板、内板和车门窗框大多数是薄钢板冲压成型，车门窗框或可滚压成型，然内板作为车门附件的安装体，又是重要的支撑板件，钢板厚度通常较外板厚些以满足需求。另外，车门加强横梁一般呈封闭的圆管截面形式，也有用高强度钢板冲压成型。

车门冲压钣金件与一般冲压件比较，具有材料薄、形状复杂、结构尺寸复杂和表面质量要求高等特点，要获得一整个良好的汽车车门板件，就要求优良的模具设计及制造工艺。在新车型研究开发到车辆投产的整个周期过程中，模具设计及调试所占用的时间最长。在模具设计过程中，重复烦琐的模具尺寸标注占用比例时间大，相对成本高，开发时间长，模块化和通用性程度低。车门的制造工艺较车身其他部件复杂，需要包边、冲压、焊接等多种工艺操作。另外由于车门属于汽车外观件需协调车身外形曲线，或直接影响美观性，故防腐蚀性能要求高，用于车门冲压的钢板必须做防腐蚀处理，以防止使用过程中会产生锈蚀导致表层外漆脱落。

发明内容

如上所述，传统现有车门结构通常都是钢板结构，在刚度强度抗凹性都有一定的要求，通常都设计有不少加强板，存在重量大、工艺操作复杂、成本高、模块化程度低的缺点，以及车门开发设计周期长、模具投入大等条件限制。为解决上述技术问题，本发明提供了一种钢铝塑料混合的模块化车门，本发明的技术方案是将传统车门材质细化，部分非主要受力部件的钢金属材质可考虑由质量更轻的铝合金或复合材料代替，其中铝合金质量轻强度也比较大，能满足车门表面外造型的功能要求。

本发明所采用的技术方案为：

一种钢铝塑料混合的模块化车门，其包括车门外板总成、车门框架总成和车门内板及附件模块总成，车门外板总成包括有车门外板；所述车门框架总成包括有车门窗框，内板加强板，外板加强板，导轨加强板，铰链加强板，加强肋板，车门加强横梁；车门内板及附件模块总成包括有车门玻璃，导轨，车门铰链，车门内板，车门门锁，扬声器和车门玻璃升降器，其特征在于，所述车门外板通过焊接方式与车门窗框和车门内板连接，车门窗框通过螺钉或焊接方式与车门外板和车门内板连接，内板加强板和外板加强板设置在车门内外窗台处，通过焊接方式与车门外板、车门窗框和车门内板连接在一起，在内板面上安装车门附件玻璃导轨的部位增加有导轨加强板，铰链加强板安装在车门铰链处，与车门内板焊接或螺栓方式连接，提高铰链的连接刚度，车门玻璃及玻璃升降器通过焊接或螺栓连接固定在车门内板上，车门门锁和扬声器都是通过螺栓连接固定在车门内板，车门门锁固定安装在锁芯处；所述车门外板总成采用薄厚度的钢板冲压成形或铝合金材料，所述车门框架总成由钢或铝合金通过滚压工艺制造，所述车门内板及附件模块总成采用铝合金、复合材料或塑料模块化结构。

进一步地，对于传统车门的整个复杂结构，本发明将原有的复杂的车门结构模块化，将车门结构分成三个功能模块：车门外板、车门框架、车门内板及附件模块，根据车门各部件功能性将传统车门模块功能化，具有良好的车门制造、装配工艺性，其具体特征在于：

车门外板为车门结构中非主受力件，强度刚度要求适中，一般在于提高满足外造型的功能要求。本发明综合考虑强度刚度外观性重量各方面因素，可使用更薄的金属材质板，也可以考虑选择铝合金材质，铝合金材质轻比重小、强度较高，延展性好，耐腐蚀性强，同时也还具有良好的成形性能、加工性能等。而传统车门外板钢板必须做防腐蚀处理，选择铝合金一定程度上降低了成本，同时还减轻了车门总成的质量，达到轻量化的目的。

车门框架构成车门力学性能的主承载骨架，由钢或铝合金通过滚压等工艺制造。在设计窗框宽度、外观造型更自由，没有冲压和焊接工艺的限制影响，也有利于乘员视野又美观；并且滚压窗框的截面形状受工艺影响较小，自由空间更大，可满足密封条或者造型的需要设计。在关键部位如防撞梁安装处、门锁安装处及后视镜安装处采用封闭梁结构及更厚的厚度，相比传统结构的只能采用开口梁、等厚度板件的车门，最大的提高了车门性能，更好的提高并满足车门刚度和疲劳性能。

车门内板及附件模块，采用复合材料模块化结构。传统的车门结构，内板需拉延出较深的周边形成门厚；板面上需要冲压出各种形状的凸凹台，用于附件机构的安装；冲压出各种加强筋来提高刚性以及减小振动噪声。将车门内板及附件采用复合材料并实现模块化，简化了内板的制造工艺，大大缩短模具设计、制造和调试周期，提高产品质量及生产效率,降低生产成本，附件模块化，零件数量更少使得附件规范化，满足内造型、车门使用及安全功能要求。

将车门结构模块化，使得制造中的工序比较少、工艺简单，故对整个车门总成的制造精度相对容易控制。

采用上述技术方案后，本发明取得的有益效果是：

1.相比较传统结构的车门，钢铝塑料混合的新型车门结构采用框架式结构，车门外板、内板大覆盖件由于是非受力构件，可以采用更轻铝合金或塑料，达到轻量化目的；

2.全新的复合材料模块化内板，替代了原有传统的车门内板，简化工艺缩短设计周期降低成本，并实现轻量化设计；复合材料模块化内板装饰性更好，方便附件的安装固定并为个性化装饰提供更大空间；可考虑减少或甚至可适当弃掉铰链加强板、窗框加强板、锁扣加强板，以及车门内饰板等结构，减少了车门部件数量；

3.采用铝合金车门框架提高了耐腐蚀性能，降低了钢板防腐蚀处理成本，并提升了车门垂直和扭转刚度，减轻了车门总成的质量，达到轻量化效果；

4.框架式的钢铝承载构件，在关键部位如防撞梁安装处、门锁安装处及后视镜安装处采用封闭梁结构及更厚的厚度，相比传统结构的只能采用开口梁等厚度板件的车门，最大的提高了车门性能；塑料结构的内外板和附件模块，质量轻；模块化程度高，开发周期可以显著缩短；制造工艺简化，提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

现在将描述如本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见，其中：

图1是根据本发明所述的钢铝塑料混合的新型车门结构总装示意图；

图2是根据本发明所述的车门外板结构示意图；

图3是根据本发明所述的车门框架总成示意图；

图4是根据本发明所述的车门内板及附件模块总成示意图；

图5是现有技术中的常规车门示意图；

其中：1、车门外板总成，2、车门框架总成，3、车门内板及附件模块，21、车门窗框，22、内板加强板，23、外板加强板，24、导轨加强板，25、铰链加强板，26、加强肋板，27、车门加强横梁，31、车门玻璃，32、玻璃导轨，33、车门铰链，34、车门内板35、车门门锁36、扬声器，37、车门玻璃升降器。

具体实施方式

以下将结合附图1-5对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1-3所示，本发明所述模块化结构车门包括车门外板总成1、车门框架总成2和车门内板及附件模块总成3，其中：车门外板1总成包括有车门外板11，作为车门结构非主受力件，主要满足外造型功能要求。车门框架总成2包括有车门窗框21，内板加强板22，外板加强板23，导轨加强板24，铰链加强板25，加强肋板26，车门加强横梁27。车门内板及附件模块总成3包括有车门玻璃31，导轨32，车门铰链33，车门内板34，车门门锁35，扬声器36，车门玻璃升降器37，上述零部件的连接关系为：所述车门外板11通过焊接方式与车门窗框21和车门内板34连接，车门窗框21通过螺钉或焊接方式与车门外板11和车门内板34连接，内板加强板22和外板加强板23设置在车门内外窗台处，通过焊接方式与车门外板11、车门窗框21和车门内板34连接在一起，在内板面上安装车门附件玻璃导轨的部位增加有导轨加强板24，铰链加强板25安装在车门铰链33处，与车门内板34焊接或螺栓方式连接，提高铰链33的连接刚度，车门玻璃31及玻璃升降器37通过焊接或螺栓连接固定在车门内板34上，车门门锁35和扬声器36都是通过螺栓连接固定在车门内板34，车门门锁35固定安装在锁芯处。汽车车门是车身的重要组成部分，是汽车不可或缺的一部分，直接影响着汽车的美观和安全性。本发明所述模块化结构车门为框架式门体，窗框与门内外板分开制造，装备工艺和功能性详细介绍说明如下。

如图2所示，车门外板总成1只包括有车门外板11。车门外板不是车门结构主要受力部件，本发明选择更薄厚度的钢板冲压成形或铝合金材料，刚度强度适中，良好的外造型以及制造工艺性。本发明所述模块化结构车门属于框架式结构，车门外板11通过焊接方式与车门窗框21和车门内板34连接。

如图3所示，车门框架总成2是车门力学性能的主要承载骨架，要求有足够的强度与刚度，由钢或铝合金通过滚压等工艺制造。车门框架总成2包括有车门窗框21，内板加强板22，外板加强板23，导轨加强板24，铰链加强板25，加强肋板26，车门加强横梁27。其中：车门窗框21采用薄钢板冲压成型或滚压成型，本发明所述模块化结构车门中，车门窗框21与车门外板11和车门内板34不是一体冲压成型的，属于框架式结构，车门窗框21通过螺钉或焊接方式与车门外板11和车门内板34连接，构成整个车门门体框架。为保证车门安全可靠，提高足够大的强度与刚度，加强门体局部强度刚度，本发明设置有车门加强板包括有内板加强板22，外板加强板23，导轨加强板24，铰链加强板25和加强肋板26，以及车门加强横梁27。其中：内板加强板22和外板加强板23设置在车门内外窗台处，通过焊接等方式与车门外板11、车门窗框21和车门内板34连接在一起，提高车门外板11、车门窗框21和车门内板34的强度刚度。在内板面上安装车门附件玻璃导轨的部位增加有导轨加强板24，提高导轨安装的刚度和连接强度，以保证车门玻璃31上下顺利的引导和导向，以及车门玻璃升降器37的准确运行。铰链加强板25安装在车门铰链33处，与车门内板34焊接和螺栓等方式连接，提高铰链33的连接刚度，防止车门的下沉。车门加强横梁27，即俗称的车门防撞梁，采用封闭梁结构或更厚的厚度，最大的提高了车门刚度强度等性能，更好的提高并满足疲劳性能，保证了车辆侧向碰撞乘员安全性。

如图4所示，车门内板及附件模块总成3采用铝合金及塑料模块化结构，属于重要的支撑板件，是车门附件的安装基体，为附件安装提供空间及固定，满足车门设计需要。车门内板34采用全新的复合材料，而附件主要是采用铝合金或塑料，最大程度上减轻了车门的重量，达到轻量化目的。车门内板及附件模块总成3包括有车门玻璃31，玻璃导轨32，车门铰链33，车门内板34，车门门锁35，扬声器36，车门玻璃升降器37。其中：车门玻璃31具有大的透光面，满足侧向视野要求，有良好的密封性能，固定在车门玻璃升降器37上，玻璃导轨32起引导导向作用；车门玻璃31及玻璃升降器37通过焊接、螺栓等连接固定在车门内板34上。在布置车门铰链33尽量加大两铰链间的间距，上铰链的上端到下铰链的下端间距保持在400mm左右，两车门铰链33轴线在同一直线上，铰链33的装配面要尽量平整，螺钉的连接孔分布面积较大，以期最大程度提高车门铰链33的连接强度，避免车门经多次反复关闭开启出现车门下沉现象。车门门锁35和扬声器36都是通过螺栓连接固定在车门内板34，车门门锁35固定安装在锁芯处，车门关闭时要可靠锁止。玻璃升降器37的安装位置及固定方式和玻璃导轨32的设计可考虑迎合车门框架总成2的结构设计，既使得车门玻璃31升降方便准确，一定程度上又可为车门提供良好的装饰性和密封性。

本发明所述模块化结构车门分为车门外板总成1、车门框架总成2和车门内板及附件模块总成3，并满足内造型、车门使用及安全功能要求。车门外板总成1采用更薄厚度的钢板冲压成形或铝合金材料，刚度强度适中，具有良好的外造型以及制造工艺性。车门框架总成2是车门力学性能的主要承载骨架，由钢或铝合金通过滚压等工艺制造，提供有有足够的强度与刚度，并采用有封闭梁结构或更厚的厚度的车门加强横梁27，极大提高门刚度强度性能、疲劳性能等，保证乘员高的安全系数。车门内板及附件模块总成3采用铝合金及塑料模块化结构，全新的复合材料内板，简化附件模块使简单明了，并为附件安装提供空间及固定，能保证车门密封性，满足车门设计需要。车门外板总成1、车门框架总成2和车门内板及附件模块总成3三大总成构成该模块化结构车门，保证乘客上下车方便性，具备良好的车门制造、装配工艺性能，且整个车门安装后密封性较传统车门更强，装饰性好，综合满足外造型、车门使用及安全功能要求。

尽管已经结合实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解地是，本发明并非仅限于特定实施例，相反，在没有超出本申请精神和实质的各种修正，变形和替换都落入到本申请的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种钢铝塑料混合的模块化车门，其包括车门外板总成(1)、车门框架总成(2)和车门内板及附件模块总成(3)，车门外板总成(1)包括有车门外板(11)；所述车门框架总成(2)包括有车门窗框(21)，内板加强板(22)，外板加强板(23)，导轨加强板(24)，铰链加强板(25)，加强肋板(26)，车门加强横梁(27)；车门内板及附件模块总成(3)包括有车门玻璃(31)，导轨(32)，车门铰链(33)，车门内板(34)，车门门锁(35)，扬声器(36)和车门玻璃升降器(37)，

其特征在于，所述车门外板(11)通过焊接方式与车门窗框(21)和车门内板(34)连接，车门窗框(21)与车门外板(11)和车门内板(34)不是一体冲压成型的，属于框架式结构，车门窗框(21)通过螺钉或焊接方式与车门外板(11)和车门内板(34)连接，内板加强板(22)和外板加强板(23)设置在车门内外窗台处，通过焊接方式与车门外板(11)、车门窗框(21)和车门内板(34)连接在一起，在内板面上安装车门附件玻璃导轨的部位增加有导轨加强板(24)，所述导轨加强板(24)可以提高导轨安装的刚度和连接强度，保证车门玻璃(31)上下顺利的引导和导向以及车门玻璃升降器(37)的准确运行，铰链加强板(25)安装在车门铰链(33)处，与车门内板(34)焊接或螺栓方式连接，提高铰链(33)的连接刚度，车门玻璃(31)及玻璃升降器(37)通过焊接或螺栓连接固定在车门内板(34)上，车门门锁(35)和扬声器(36)都是通过螺栓连接固定在车门内板(34)，车门门锁(35)固定安装在锁芯处；所述车门外板总成(1)采用薄厚度的钢板冲压成形或铝合金材料，所述车门框架总成(2)由钢或铝合金通过滚压工艺制造，所述车门内板及附件模块总成(3)采用铝合金及塑料模块化结构；

在布置车门铰链(33)时尽量加大两铰链间的间距，上铰链的上端到下铰链的下端间距保持在400mm，两车门铰链(33)轴线在同一直线上。