背门设计指南

1、背门设计指南目录1. 概述 错误 !未指定书签2. 背门的结构型式 错误!未指定书签上开式 错误 !未指定书签侧开式 错误 !未指定书签3. 背门设计流程 错误!未指定书签4. 背门设计要求 错误!未指定书签法规要求 错误 !未指定书签人机要求 错误 !未指定书签性能要求 错误 !未指定书签工艺性要求 错误 !未指定书签轻量化设计 错误 !未指定书签5. 背门附件布置和典型断面设计 错误 !未指定书签背门附件布置 错误 !未指定书签典型断面设计 错误 !未指定书签6. 背门密封面设计 错误!未指定书签背门密封面定义 错误 !未指定书签背门密封面的根本要求 错误 !未指定书签背门密封面设计要点

2、错误 !未指定书签7. 选材建议 错误 !未指定书签1. 概述背门总成是位于车身后背部的开闭件， 需要保证其根本的开关运动， 翻开时的支撑定位 和关闭时的密封；需要满足相关法规要求，模态、刚度应到达设定目标，满足制造工艺 要求，在满足性能的前提下重量尽可能轻。背门总成与外造型息息相关， 需要从造型效果图阶段就开始介入分析， 保证满足造型意 图的前提下，相关工程结构能实现。2. 背门的结构型式上开式背门铰链布置在背门顶部，开启时背门绕铰链轴线向上举升如图1所示。这种开启方式的背门一般由背门焊接总成、背门铰链总成、背门锁总成、背门护板总成及一些背 门附件、线束等组成。图1上开式背门典型的上开式背门

3、焊接总成结构如图2所示。图2上开式背门结构侧开式背门铰链布置在背门侧面，常见于背门上挂备胎的 SUV车型。由于备胎置于背门外，影 响后部碰撞，另外背门铰链布置在侧面，侧围后立柱需要加强，导致侧围、背门结构左 右不对称，会增加设计难度及本钱。这种开启方式的背门一般由背门焊接总成、 背门铰链总成、背门锁总成、背门护板总成、 备胎和护罩总成及一些背门附件、线束等组成如图 3所示。典型的上开式背门焊接总成结构如图图3侧所示背门3. 背门设计流程图4侧开式背门本文就上开式背门展开论述，其设计流程如下：4. 背门设计要求法规要求外部凸出物背门外部型面需要满足以下法规：国内GB 11566-2021 ?乘用

4、车外部凸出物?欧洲ECE R26?就外部凸出物方面批准车辆的统一规定?74/483/EEC?机动车辆外部凸出物?法规要求如下详见 GB 11566-2021：除以下零部件外：高于地面的零部件；低于底线的零部件；在工作状态或静止状态下，均不能被直径为100mn的球体所触及的零部件；凸出车身外外表不到的零件以及凸出车身外外表以上、5mm以下但零件朝外的步伐是圆滑的零部件。其余车身外外表凸出零件的圆角半径不应小于。如图5所示。对于后牌照安装在后背门外板上面的部需根据以下法规要求进行校核：国内GB 17541-1995?汽车和挂车号牌板架及其位置?欧洲70/222/EEC?机动车辆及其挂车后牌照板的固

5、定及其安装空间?北美 SAE J686-1999 ?机动车牌照板? 后牌照的尺寸具体如下：1) ,国内：440mr 140mm2) ,欧州：520mM 120mn(般采用此种)340mr 240mm后牌照的安装位置要求如下：1 ),后牌照板的中点不要处于车辆纵向对称平面的右方；2) ,后牌照板及号牌架不要超出车辆后端左边缘；3) ,后牌照板下边缘距离地面不小于；4) ,后牌照板上边缘不要高于地面,如果不能满足,那么尽可能靠近,但不能超过；5) 后牌照板的垂直度的范围为 5,如果由于车身后部形状的设计原因,不能满足此 要求,那么：上边缘不超过,向上的倾斜角度不超过 30,如上边缘超过,那么向下倾

6、斜 角度不超过 15。后牌照可视角度要求(在如下空间可见)：1 ),从后牌照两侧向外的可视角度为 30；2) ,从后牌照的上边缘向上的可视角度为 15；3) ,如果后牌照上边缘离地高度大于,通过牌照板下边缘的水平面,那么上边缘向下的 可视角度为 15。后视野要求后挡风玻璃透明区域要满足以下法规：国内 GB 15084-2021 ?机动车辆后视镜的性能和安装要求?欧洲 2003/97/EC ?间接视野装置和安装这类装置车辆的型式批准? 法规要求如下(详见 GB 15084-2021)：驾驶员借助内后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为20000mm勺视野区域，其中心平面为汽车纵向基准面，并从

7、驾驶员的眼点后 60000mm处延伸至地平线。在测量上述后视野时，允许头枕、遮阳板、后风窗刮水器、加热元件、S3类制动车灯，或车身构件(如：纵向基准面附近对开门的后窗立柱等部件)遮挡局部视野,但当遮挡局部投影在与汽车纵向基准面垂直的铅垂面上时，其总和应占视野的15%以下。遮挡程 度是在头枕处于最低位置，遮阳板处于收回位置时测定。人机要求对于在背门牌照灯盖板区域布置外开扣手的，其离地高度推荐值为1000mm以保证操作舒适。背门开启和关闭力推荐值40W F 55N性能要求刚度刚度是物体抵抗变形的能力。刚度有两种，静态刚度和动态刚度。 静态刚度一般包括弯曲刚度和扭转刚度两种。背门总成的刚度应满足设计

8、目标， 以保证汽车在正常使用过程中不会产生过大变形， 避 免产生无法正常开闭、密封不良导致漏水等质量问题。动态刚度用车身模态频率来衡量。这个频率应该与载荷的激振频率相差较大才可以， 以在汽车行驶过程中防止产生共振，提升 NVH生能。背门外板抗凹性背门外板平坦部位应有背门内板的撑脚或者补强板进行支撑，以满足抗凹生，防止当 人手按压背门外板等情况时，产生过大变形，影响外观品质。工艺生要求冲压工艺生首先要考虑的就是背门总成各零件的冲压工艺生。比方对冲压方向，拔模角度，开孔方 向，工艺缺口，零件最小圆角，孔边距等要有充分的考虑。焊接工艺生 在设计时要考虑到焊接的可行生和方便生。比方对焊接顺序，焊接层数

9、，焊接边尺寸， 焊枪操作空间，焊接定位等问题的考虑。涂装工艺生要在背门内板下部加漏液孔， 在背门内板上部加排气孔， 两个零件非焊接面之间的间隙 应?3mm考虑流液路线是否合理，涂胶间隙等。装配工艺生满足背门总成相关附件及电器、内外饰等系统零部件的安装，且拆装方便。轻量化设计在汽车行业，轻量化是趋式。轻量化可以有两种方式，一是采用轻质材料来减少车身 重量。另一种是优化车身结构。在这里我们主要谈的是第二种，我们在设计背门内板和 加强板时要考虑到通过加加强筋或通过优化结构来加强强度， 从而可以在不需要的地方 做减重孔、减小零件尺寸来到达轻量化的目的。5. 背门附件布置和典型断面设计背门附件布置和断面

10、设计是同时进行的， 初步布置附件后做出相应位置的背门结构断 面，如果发现无法保证断面面积时就需要对附件位置进行调整。背门附件布置背门铰链布置1 背门开度：背门开启时离地高度要保证满足人机工程要求，开启后的最低点要高于 大多数人的头顶， 保证人的头部不易碰到后背门下部最低点； 最高点要保证关门时大多 数人的手臂能够到。 背门开启时离地高度决定了背门的开启角度， 而背门铰链的最大开 启角度应该在背门开启角度的根底上，保证 5以上的余量。2铰链间距：在考虑背门分缝、顶盖后局部块等情况下，背门铰链间距应尽可能加大， 以保证背门连接稳定性。3 铰链轴线位置：上开式背门铰链轴线沿 丫向布置，X向、Z向位置

11、与造型面、背门与 顶盖分缝、铰链类型和尺寸、铰链处背门内外板断面面积等因素有关。布置时，首先应 满足背门与顶盖的最小运动间隙及背门最大开度时与铰链固定局部平安间隙； 其次应满 足背门内板在铰链处结构及顶盖流水槽的结构。 铰链在车体侧的安装面应该尽量与顶盖 外外表和背门包边面平行，以保证背门在前前方向上调整时，背门与顶盖的段差在Z向 不发生变化。4运动间隙：在背门开启过程中，应保证背门与周围零件顶盖、侧围、铰链固定部 分等满足最小平安间隙要求。背门与顶盖运动间隙三背门与顶盖分缝间隙 8mm背门与侧围运动间隙三4mm背门与侧围分缝间隙4mm背门与铰链固定局部运动间隙三4mm5装配要求：应把安装工具

12、装配到铰链安装位置进行校核，保证工具通过空间，拆装 方便，铰链与车门内板间隙要求3mm如下列图。同时需满足背门内板冲压、涂装要 求。背门气弹簧布置气弹簧力学特性：1开启背门时，气弹簧产生的力矩应略小于背门本身重量产生的力矩，这样可以保证 在开门时，门不会自动翻开以防止伤人。这时需要施加一定开启力，使背门向上翻开。a背门的重量对开启力和关闭力的大小影响最大，背门越轻那么开启和关闭越轻便；b般情况下，背门重量在千克以上时，开启力和关闭力在 左右。开启力和关闭力在 80N时也可接受，超过80N的话对操作的人比较困难。2当背门开启到一定的临界角度时这个角度一般根据离地高度来定，气弹簧产生 的力矩就会大

13、于背门本身重量产生的力矩， 这时背门就会自动往上翻开， 直到最大开度。3 在背门最大开度时，气弹簧产生的力矩应比背门本身重量产生的力矩约大50N左右 的力，也就是说关闭背门时需施加 50N左右的力。气弹簧布置原那么：1满足背门总成翻开时的力学特性；2保证气弹簧的结构能实现，主要是指气弹簧的伸长量加上压缩终了时气体的长度不要大于气弹簧的总长，且保证压缩终了时气体的长度不得小于10mm；3布置空间足够，气弹簧拆装方便；4 保证气弹簧与侧围及背门内板、背门框密封条等周边零件的运动间隙?8mm；5气弹簧安装点刚度满足要求。6气弹簧安装时一般采用活塞在上方，活塞杆在下方，这样可以减低摩擦和确保最好 的阻

14、尼质量及缓冲性能。气弹簧布置方式 根据气弹簧在背门上的安装方式可以分为反转式和倒立式。1反转式：背门关闭时，气弹簧在车体侧的安装点处于背门上的安装点的上方；背门完全开启时，气弹簧在车体侧的安装点处于背门上的安装点的下方。即气弹簧上端安装点在车体侧。如图6所示。2倒立式：背门关闭时和完全开启时6反转式簧在车体侧的安装点都处于背门上的安装点的下方。即气弹簧下端安装点在车体侧。如图 7所示。图7倒立式这两种方式的优缺点：背门开启时，反转式在背门开口处没有气弹簧的干扰便于取放物 品，而倒立式容易在取放物品时碰到气弹簧。相同的背门开度，倒立式需要的摆转空间 比反转式的小，但安装尺寸L一般比反转的长，倒立

15、式的气弹簧活塞杆始终朝下，对其 性能发挥有一定的好处。当背门处于关闭状态时，如果气弹簧轴线的延长线在铰链轴线的前方，那么气弹簧布置方 式应采用反转式；如果气弹簧轴线的延长线在铰链轴线的前方， 那么气弹簧布置方式应采 用倒立式。由于气弹簧在车体的安装点一般在 D柱外板流水槽区域，且背门关闭后气弹簧要放置在 D柱外板的流水槽，因此气弹簧的布置要结合 D柱的结构设计进行。布置气弹簧时一般根据铰链轴线位置先初步确定上安装点位置，然后根据背门开度、气弹簧自身的性能和长度来确定下安装点。气弹簧的上安装点位置距铰链转轴中心的尺寸 影响气弹簧需要的支撑力，在载荷力矩一定的条件下，该尺寸减少10%气弹簧的支撑力

16、增加将超过10%同时气弹簧的行程也会随之变化。设计的目标应在满足后背门开度 及背门两侧方便接近的前提下，尽量减小气弹簧需要的支撑力，因为过大的支撑力会增 加气弹簧的制造本钱以及后背门气弹簧安装点的刚度要求。根据经验，一般来说气弹簧上安装点与铰链轴线的距离要?170mm背门关闭时气弹簧车体安装点到气弹簧背门安 装点和铰链轴线的连线的距离w 5mmM20为、S3为、C20为、。背门气弹簧布置应满足以下要求：1 背门关闭状态气弹簧的力与车门重力的合力应具有关闭背门的趋势，以保证平安性；2靠气弹簧力应能保证将车门开启到最大开度，并保证一定的开启速度；3在关闭过程中，有一段距离内气弹簧力与车门重力正好平

17、衡，即平衡点。为保证操作平安性，平衡点一般设计在人的腰部高度上；4为保证平安，车门开启到最大开度 2/3位置左右时，要求减小开启速度，这可通过调整气弹簧内部阻尼来实现；5背门开启和关闭操作力应便于操纵。背门锁及开启手柄布置背门锁、开启手柄一般借用成熟车型的部件进行布置，要求锁止平安，满足法规要求。背门锁和开启手柄之间的拉杆根据布置位置重新设计。背门锁布置1 锁体位置：锁体应位于背门中间下侧，背门关闭状态锁销轴线延长线应通过铰链轴线或者锁体与锁 销啮合点和铰链轴线的连线跟锁销轴线的夹角w 5,保证锁体在啮合瞬间与锁销切向 啮合，保证背门平安锁止，提高锁体寿命，如图 8所示。锁体与锁销啮合点和铰链

18、轴线2 开启匹配：图8锁位置锁开启机构与锁扣、拉杆开启行程匹配。3平安间隙：背门锁体随背门一起运动，考虑到背门受到重力作用下垂的因素，需要 保证背门锁在运动过程中与周边件包括锁体与背门门槛；锁外开机构与背门内、外板 等的最小运动间隙?5mm4装配要求：考虑锁安装可行性和方便性。背门锁开启手柄布置1开启手柄手部操作空间要求?25mm2开启手柄开启后与牌照灯饰板间隙?5mm背门限位块布置背门限位块分类：1侧压式限位块如图9所示，其精度要求较低，背门与左右侧围间隙容易控制;图9侧压式限位块2正压式限位块如图10所示，其精度要求较高，背门与左右侧围间隙不易控制;3限位块与锁一体化如图11所示0正压式限

19、位布置空间，背门内板结果设计更灵活， 提升背门外观品质。背门限位块布置参考成熟车型进行合理布置，保证其安装结构容易实现，背门关闭时受力良好。典型断面设计背门铰链处断面这个断面应表达背门外板与扰流板、背门外板与后挡风玻璃等零部件配合关系、 背门密 封面、密封间隙以及背门总成和顶盖后横梁结构等信息； 背门断面腔体和顶盖后横梁断 面腔体面积应对标成熟车型，保证满足强度、刚度等性能。这个断面里的后挡风玻璃黑边应满足后视野要求与锁如果不满足那么需向造型提出修改要求。背门气弹簧处断面该断面应表达背门外板与侧围、背门内板与D柱上外板、背门外板与后挡风玻璃等零部 件配合关系、背门密封面、密封间隙以及背门总成和

20、 D柱结构等信息；背门断面腔体和 D柱断面腔体面积应对标成熟车型，保证满足强度、刚度等性能。设计该断面时应考虑背门线束装配空间， 有背门侧护板时应考虑其卡扣安装方向， 防止 背门内板上的安装凸台结构无法做出。 后挡风玻璃黑边应满足后视野要求，如果不满足 那么需向造型提出修改要求。6. 背门密封面设计背门密封面定义背门密封面是指背门密封条接触的背门内板上的曲面和安装背门框密封条的卡接面，如图12所示。密封面设计是否得当，影响背门开闭舒适性、背门的密封性、背门框密封 条的使用寿命等。图12背门密封面的根本要求满足密封性要求密封性是指车内不受车外雨水、灰尘、噪声的侵害，同时满足一定的车门开闭舒适性

21、等性能要求。满足背门结构设计要求车门工程化设计之初，密封面的设计相当重要，其设计质量的好坏除了影响背门密 封性外，还直接影响到背门扭转刚度、背门强度、背门内板工艺性、背门内部结构设计 等。密封面需过渡光顺、无扭曲，背门内板上密封面上不能设计焊点，其宽度应能保证密 封条正常接触。背门内板上密封面的宽度是根据密封条的断面决定的，其宽度应大于图12所示的a值，否那么将影响密封条的正常压缩。背门内板上密封面的宽度一般应?20mm 背门密封面设计要点背门密封面的设计输入背门密封面设计输入条件有：后视野边界条件、 CAS面及分缝线、后组合灯位置及其 结构、背门铰链布置数据、背门锁布置数据、背门气弹簧布置数

22、据等。背门密封面与铰链的关系在背门上部顶盖后横梁中部，背门密封面与铰链轴线的关系如图13所示。从理论上讲，背门内板上密封面延长线应穿过铰链轴线，才能保证背门在关闭过程中， 背门内板与背门框密封条压缩关系的正确性。 但在通常情况下，一般很难完全做到背门 内板上密封面的延长线正好穿过铰链轴线，但尽量保证其偏差在5以内，如图14所示。如果设计密封面与理论位置相差太大，图容易造成背门框密封条的异常磨损、变形等，同 时影响密圭寸性，造成漏水。背门密封面与背门锁的关系在设计背门密封面时，应输入背门锁的初步布置数据，要求背门内板上密封面与背门锁 扣上与锁体的啮合轴处于平行关系。而在通常情况下，背门锁扣上与锁

23、体的啮合轴的轴 线延长线要求通过铰链轴线，这样就能保证密封面延长线也能通过铰链轴线。 背门内板 上密封面延长线不能通过铰链轴线时， 允许和理想状态存在一定夹角，但夹角应w 5,否那么将影响密封条的使用寿命和背门的密封性如图15所示。因为背门在关闭过程中，首先接触密封条，再通过背门锁与锁扣的啮合拉紧来到达背门的关闭状态，如果存 在太大的夹角，在锁啮合时其受力状态也存在一定的夹角，容易对密封条造成损伤变形， 影响密封条使用寿命和背门开闭舒适性，同时也存在漏水风险。图15背门密圭寸面与密圭寸条卡接面的关系从密封条的压缩方式来看，可分为正压和侧压。背门框密封条的压缩方式一般都为正 压式，如图16所示。由于车身结构设计的需要，不可能在每个位置都到达正压状态，特别是在转角处。为保 证密封和提高密封条的使用寿命，背门密封面与密封条卡接面之间的夹角应保证在 85 95之间，如下列图。背门密封面设计对车身扭转刚度的影响背门密封面设计对车身包括背门本身扭转刚度有很大的