加油口門系統(tǒng)平臺化設(shè)計研究

李寧　歐俊寧　王書勤

摘 要：加油口門系統(tǒng)是指位于汽車側(cè)圍中部或者后部，通過鉸鏈機(jī)構(gòu)與側(cè)圍連接，為車輛補(bǔ)給燃料而開啟，關(guān)閉后保護(hù)車輛的燃料系統(tǒng)防止被盜，并保證車輛外觀整體感的門系統(tǒng)。加油口門屬于汽車開閉件系統(tǒng)，必須具備開關(guān)性能，保證加油口門與周邊零件的靜態(tài)間隙面差和動態(tài)運(yùn)動間隙，并滿足造型外觀要求。本文目的通過平臺化的設(shè)計理念，提高零部件的通用化率，以降低開發(fā)成本，提高產(chǎn)品的可靠性。

關(guān)鍵詞：加油口門系統(tǒng);設(shè)計布置;平臺化

加油口門作為汽車上使用頻率較高的一個總成，其工作穩(wěn)定性非常重要，設(shè)計不好輕則導(dǎo)致外觀間隙、段差不良，重則造成加油口門無法正常開啟和關(guān)閉，影響客戶使用。

加油口門總成的型式有多種，按照開啟方式分為機(jī)械式、電子式和手動式;按照材料分為金屬式和塑料式;外板形狀可分為圓形、方形、菱形、橢圓和其他不規(guī)則的形狀;按鉸鏈臂旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)分為內(nèi)旋式和外旋式。本文主要研究金屬式加油口門系統(tǒng)中方形、合頁式（內(nèi)旋式）的結(jié)構(gòu)。

加油口門系統(tǒng)一般由如下零件組成：1.加油口門外板、2.鉸鏈銷、3.加強(qiáng)板、4.彈簧（片）、5.鉸鏈臂、6.燃油箱蓋、7.加油口拉索（普通鑰匙鎖、電子鎖）、8.緩沖膠塞、9.加油口支架，如圖1所示（帶星號零件以平臺化設(shè)計為目標(biāo)）。

在設(shè)計初始階段，通過各區(qū)域輸入要求的收集，確定出加油口門系統(tǒng)的整體策略。將平臺化設(shè)計思路用于加油口門系統(tǒng)上，能節(jié)約開發(fā)時間、降低開發(fā)成本及新的設(shè)計風(fēng)險。我們通過對加油口門總成的設(shè)計布置進(jìn)行系統(tǒng)的分析，在設(shè)計過程中針對系統(tǒng)中零件的約束條件，采用平臺化是設(shè)計理念，使系統(tǒng)保證可靠性的同時，滿足平臺化的要求。

1 確定設(shè)計布置要求

加油口門系統(tǒng)的布置要求

1.1 加油口門外板布置要求

除部分箱式車以外，一般加油口門都位于后側(cè)圍處。為方便加油操作，加油口門放置高度為成人腰部與腿部之間，離地高度：從加油口門水平中線處測量，約740～1160 mm。加油口門外板，主要受造型的影響和限制，往往型面比較不規(guī)則，我們針對結(jié)構(gòu)布置和加油空間的對比要求，一般要求加油口尺寸高140mm～170mm，寬180mm～200mm。

基于制造的工藝，加油口小門與后門分縫線最小距離CL1要大于100mm，距離輪罩特征線FL2大于15mm。加油口小門分縫線要么穿過側(cè)圍上的特征線，要么離特征線FL1保持大于25mm的距離（最小15mm），加油口小門開口與后尾燈開口之間的鈑金距離CL2最少要40mm。如圖2所示：

1.2 加強(qiáng)板焊合總成的布置要求

1.2.1 加強(qiáng)板設(shè)計布置

加強(qiáng)板是保證加油口門剛度的主要部件，同時起到連接鉸鏈銷及鉸鏈臂的作用，加強(qiáng)板與鉸鏈臂、鉸鏈銷組成加強(qiáng)板焊合總成，是平臺化設(shè)計中重要的一個零件。外板與加強(qiáng)板結(jié)合通常有3種方式：焊接、半包邊和全包邊。目前我們研究焊接連接方式，方便質(zhì)量控制和減少設(shè)備投入。

加強(qiáng)板與側(cè)圍外板焊接邊配合尺寸為：外板焊點處翻邊高度一般應(yīng)在8～10mm左右，寬度一般為14～18mm左右;考慮外板與加強(qiáng)板配合關(guān)系，外板比加強(qiáng)板高度方向平齊或長0.5～1mm，寬度方向單邊比加強(qiáng)板至少長2mm。

為保證加油口門強(qiáng)度與剛度，加強(qiáng)板基本平面要求與外板面保持平行，間隙為2mm。在加強(qiáng)板上盡可能布置筋條，增加強(qiáng)度與剛度性能。為保證加油口門外板具有一定的抗凹性，加強(qiáng)板需要做出幾個凸臺面支撐外板。根據(jù)法規(guī)要求在加油口門上需要增加加油口蓋防丟繩安裝點，同時需要增加一個掛鉤固定加油口蓋。

以方形加油口門圖示點1、點2、點3處造型圓角邊線中點建立平面，測量第4點與該平面的距離。此數(shù)據(jù)體現(xiàn)的是加油口門外板造型面扭曲程度，我們用S表示。通過圖2，我們可以比較直觀的看出，點4最靠近輪罩區(qū)域，所以扭曲程度受點4影響最明顯。我們在造型輸入階段，要求加油口門中S值不大于3mm，以便加強(qiáng)板焊接角不超出與加油口外板焊接角的尺寸。

1.2.2 鉸鏈臂設(shè)計

鉸鏈臂是連接加油口門與車身的重要部件，要求具有一定的剛度及強(qiáng)度。按結(jié)構(gòu)一般分為合頁式和鵝頸式兩種。方形加油口門，一般采用結(jié)構(gòu)簡單的合頁式（圖4）。

a.與加油口支架的配合

加油口支架與鉸鏈臂采用大平面接觸、螺栓連接。為方便安裝加油口門時調(diào)整與側(cè)圍外板的間隙斷差，鉸鏈臂上螺栓安裝過孔在X向和Z向需要設(shè)計調(diào)節(jié)余量（圖4）。

b.與鉸鏈銷的配合

鉸鏈臂卷邊與鉸鏈銷采用過盈配合，要求加油口門開關(guān)門力控制在3～5N范圍內(nèi)。鉸鏈銷與鉸鏈臂中部位置有對鉸鏈臂進(jìn)行軸向限位的結(jié)構(gòu)，不允許軸向串動。

C.與外板的配合

加油口門要求的最大開啟角度為90～100°，便于油槍放置時有擺動的空間，同時開啟角度大于90°，有利于解決加油口門自關(guān)的問題。合頁式加油口門通常通過鉸鏈臂與外板或加強(qiáng)板配合完成限位，因外板厚度一般較薄，剛度較差，因此用加強(qiáng)板限位效果更好，同時，我們把焊接角布置在鉸鏈臂限位一側(cè)，如果條件允許盡可能采用面接觸方式限位，避免點接觸的限位方式（高頻率點接觸容易造成接觸點掉漆，易銹蝕）。

D.與彈簧（片）的配合

鉸鏈臂與彈簧片的配合決定了加油口門的彈開后與側(cè)圍外板的間隙，最小彈開間隙要求≥15mm。安裝時，通過鉸鏈加強(qiáng)板上的孔進(jìn)行調(diào)整（圖3）。

1.2.3 鉸鏈銷的布置

鉸鏈銷與加強(qiáng)板通過卷邊裝配配合，一般卷邊中心距與加油口門外板寬度比D/H=1/2～2/3為宜，如圖。如果小于1/2，加油口門容易出現(xiàn)晃動，鉸鏈強(qiáng)度不夠和影響裝配后與側(cè)圍外板的間隙/斷差等問題;如果大于2/3，會影響加強(qiáng)板與外板焊點空間的布置。為了保證加油口門平穩(wěn)開啟，鉸鏈銷要求盡可能與近端外板分縫線平行（圖5）。

1.3 加油口支架焊合總成的布置

加油口支架是承載注油管、加油口鎖及加油口門焊合總成的主要部件，設(shè)計初始階段需要得到如下輸入：

確定注油管安裝面后，與加油口系統(tǒng)相關(guān)的匹配包括緩沖膠塞安裝孔、鉸鏈臂安裝孔，側(cè)圍外板焊接角的貼合，最后再考慮支架成型要求，進(jìn)行撥模和倒角。

為避免漏水，加油口支架與側(cè)圍外板需要涂膠密封，較好的方式是在加油口支架上設(shè)計內(nèi)徑為R2.5的涂膠槽（圖6）。

1.4 緩沖膠塞的布置

為保證加油口門在關(guān)閉狀態(tài)無Y向松動，要求有緩沖膠塞，一般布置在鉸鏈旋轉(zhuǎn)軸的另一側(cè)，上下各一個，跨度盡量大;盡量相對于鎖扣位置對稱，壓縮量為1.0mm; 接觸面5mm范圍內(nèi)不能有障礙物或焊點出現(xiàn);必須保證平整同時最好和加油小門旋轉(zhuǎn)軸垂直。我們將加油口支架上緩沖膠塞安裝面及加油門做到基本平行，支架上的安裝面距離與加油口門內(nèi)側(cè)之間，緩沖膠塞則可滿足平臺化要求。

2 約束條件與平臺化方案

在設(shè)計布置階段，我們已經(jīng)將零件之間的約束條件識別出來，繼而通過控制約束條件來實現(xiàn)平臺化設(shè)計的目的，見表1。

3 結(jié)束語

本文主要對金屬方形內(nèi)旋加油口門平臺化設(shè)計策略進(jìn)行了研究，通過加油口門焊合總成中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和周邊約束條件進(jìn)行設(shè)計或預(yù)留，使該平臺車型可以衍生拓展，并適應(yīng)一定差異。本研究指導(dǎo)加油口門焊合總成結(jié)構(gòu)前期設(shè)計，提高基礎(chǔ)平臺車型的可拓展性，對加油口門平臺化設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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