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國內(nèi)外車門鉸鏈的現(xiàn)狀分析

我們開汽車門、發(fā)動機蓋、行李箱蓋時，大概誰也不會注意這些零件為什么能轉(zhuǎn)動。這功能就是由平時不起眼的零件--鏈完成的。汽車鉸鏈可分為門鉸鏈和蓋鉸鏈。汽車車門鉸鏈機構(gòu)有合頁式、彎臂式、復合式、滑槽式、四連桿機構(gòu)等等，用于拉門、折疊門、移門、外擺門等，如圖1-1所示部分鉸鏈。簡單的鉸鏈如彎臂式僅是由單一的桿件彎制而成，有些是由鉚接制成，有些是通過銷軸聯(lián)接，此外也有通過螺栓聯(lián)接。在這些形式的鉸鏈機構(gòu)中，以拉門上所用的合頁式的鉸鏈最為常見。

每扇拉門有兩個鉸鏈總成，一個在頂部叫上鉸鏈，另一個在下端叫下鉸鏈。每個鉸鏈有兩個基本的零件，一個與車門聯(lián)接，另一個與車身聯(lián)接。一個圓銷固定在一個零件，通過銷孔與另一半相聯(lián)。當門開啟或關(guān)閉時，鉸鏈總成以圓銷為軸心旋轉(zhuǎn)，這是最簡單的鉸鏈模式。也稱之為合頁式鉸鏈。早期合頁式鉸鏈的轉(zhuǎn)軸多外露于車體，這影響美觀而且加大風阻?，F(xiàn)在設(shè)計都為內(nèi)藏式。早期的合頁式鉸鏈多數(shù)用焊接焊接的方式用以聯(lián)接門和車身，這種方法使門在安裝時難以進行調(diào)整，只能靠鈑金的變形來調(diào)整門的裝配間隙，而且沒有可互換性，現(xiàn)在基本采用螺栓聯(lián)接。

帶限位功能的鉸鏈叫復合鉸鏈。如下圖所見，一個是上鉸鏈是簡單鉸鏈，一個下鉸鏈是用扭桿彈簧和滾輪構(gòu)成的復合鉸鏈。兩個鉸鏈組合成一個鉸鏈系統(tǒng)用于安裝一扇門。

由于鉸鏈隱藏在車門內(nèi)板與車框間，因此安裝空間通常都不大，為保證門鉸鏈有足夠的強度，組成鉸鏈零件一般用高強度的汽車結(jié)構(gòu)鋼為材料制成。由于沖壓效率高，通常對車門件和車身件由沖壓件構(gòu)成比較多。出于提高剛性的要求，現(xiàn)在有些車的門鉸鏈也采用型鋼經(jīng)金屬切削加工而成。從而達到體積小和結(jié)實的目的。

當我們開車門時會發(fā)現(xiàn)車門是不能一開到底的。這因為有限位器的緣故。限位器作用是保持門在某個開啟的位置。一般有限位臂，滾子，彈簧等組成。目前汽車上的限位器結(jié)構(gòu)有多種多樣，早期設(shè)計的限位器采用橡膠彈簧作為彈性件，但橡膠彈簧容易受氣候的變化而變化，尤其冬天的時候橡膠偏硬，開啟力距偏大，容易影響其性能?，F(xiàn)在采用螺旋彈簧較為普遍，部分先進的限位器采用扭桿彈簧。

由于早期的滾子是直徑較小的滾針，再加上塵埃的影響，在限位臂滾動時容易有滾動和滑動同時存在。限位臂與滾子是金屬與金屬之間進行摩擦，從而引起較大的噪音?，F(xiàn)在基本用直徑較大的滾輪替代滾針確保滾輪工作時是純滾動以減少摩擦。有些高檔車的限位器在限位臂表面涂敷PTFE或其他塑料薄膜，改變成金屬與塑料之間的摩擦，進一步降低噪音。圖1-3是幾款經(jīng)典的限位器。左半邊是桑塔納車所用的滾針式限位器，右上是富康車上的雙滾輪式限位器，右下是別克車所用的單滾輪式限位器。

汽車門鉸鏈是被動安全件之一，無論國內(nèi)、國際都對其有安全性的強制要求。

門鉸鏈和限位器是汽車上工作條件是比較惡劣的部件之一，在汽車使用過程中，由于車門本身重量以及車門的頻繁開關(guān)，使鉸鏈受到較大載荷的作用，如果強度不夠，很容易造成門在軸向或徑向變形，致使車門關(guān)不上或關(guān)不嚴，使車門與車身由于撞擊而產(chǎn)生噪音，甚至斷裂，嚴重影響行車的安全性和舒適性。一臺汽車運行幾十萬公里，數(shù)年的壽命，在各種氣候環(huán)境中工作。別的易損件可以調(diào)換，門鉸鏈和限位器一般隨車使用不再更換，要求具有良好的可靠性能力。因此對汽車鉸鏈在功能，強度，壽命，耐腐蝕，耐老化等提出了一系列要求。

國內(nèi)汽車工業(yè)相比歐美日等汽車強國來說還十分薄弱，許多汽車工程缺少技術(shù)標準。國內(nèi)針對汽車鉸鏈方面的技術(shù)資料非常缺乏，僅有針對汽車門鎖和鉸鏈安全的GB15086-94標準。其主要內(nèi)容是門鉸鏈縱向負荷>11110N，橫向負荷>8900N。

國外專業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)汽車鉸鏈的公司已經(jīng)從性能、結(jié)構(gòu)、材料、工藝等多方面進行了深入研究。在性能上，對零件的強度、壽命、耐腐蝕等提出了一系列嚴格可靠性的要求，例如載荷中國國家標準為縱向11110N，橫向8900N，而一些國際汽車大公司的載荷要求遠大于此，如大眾汽車公司的Audi和PASSAT的車門要求為縱、橫向都大于25000N，豐田的一些車型的要求甚至高達到39000N。結(jié)構(gòu)上，為便于安裝和間隙調(diào)整，安裝方式由焊接改為螺栓聯(lián)接；為減少安裝時間，從單一鉸鏈到帶限位器的復合鉸鏈。材料上，由于強度要求不同導致鉸鏈的結(jié)構(gòu)和材料會各不相同。有的是用板材沖壓而成，有的是用型鋼制成；為減少摩擦，提高零件的壽命，運動副間采用含PTFE的襯套；滾輪由鋼制件改為含油脂的粉末冶金件等。經(jīng)過不斷改進，使得這個零件小巧而結(jié)實?？梢哉f汽車鉸鏈也經(jīng)歷了幾代發(fā)展。俗話說，麻雀雖小，五臟俱全。盡管鉸鏈是一個比較簡單的小零件，但作為汽車上一個頻繁使用的功能件，其要求也不低。