第56卷 第7期Vol. 56 No. 7
2018年7月
July 2018农业装备与车辆工程
吉利bbsAGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERING
doi:10.3969/j.issn.1673-3142.2018.07.022
孙先，喻以文
（315300 浙江省 慈溪市 吉利汽车研究院）
[摘要] 汽车滑移门铰链对滑移门的保持和平稳滑动开启起着关键作用，在车型开发中，对滑移门铰链的
结构性能进行有效的试验和验证显得至关重要。本文探讨和总结了移门铰链主要结构性能的试验方法和试
验步骤，包括结构刚度、系统SLAM耐久、滚轮轴承外推力等试验，提到的方法为滑移门铰链的性能开发
提供直接有效的物理验证手段。试验结果可作为铰链开发工程认可的依据。
[关键词] 滑移门；铰链；结构性能；试验方法
[中图分类号] U463.84 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2018)07-0091-04
Research on Test Method for Structure Performance of Sliding Door Hinges
Sun Xianqun, Yu Yiwen
(Geely Auto Research Institute, Cixi City, Zhejiang Province 315300, China)
[Abstract] Sliding door hinges are key parts for supporting and stably opening vehicle siding door. The combination structure performance of siding hinges must be tested amply and validated effectively, which is the most important for development of vehicle and siding door system. The test method and process of sliding hinges are researched and summarized, including hinge stiffness test, slam test, pulley wheel axle force test. Practical test process is provided for sliding hinges development as more effective reference and project approval basis.
[Key words] sliding door; hinge; structure performance; test method
0 引言
随着中大型MPV、宽体客车等侧滑移门车型的日益增加和高端化，对滑动移门的开关和使用品质的要求不断提高[1]，只有铰链具有足够的结构性能才能保证滑移门开关使用过程具备较好的感知质量和使用耐久牢固性。这就需要铰链在整个生命周期都要保持滑移门部件间正确的相对位置关系、运动平顺性、结构耐久。GB 15086-2013规定的滑移门保持件的强度要求和试验方法，是对滑移门和保持件组成的系统性强度要求及试验方法[2]，而本文是以此标准为依据和参考，分解至每个铰链的零件级性能要求和试验方法，研究主要受力方向的刚度和耐久强度的考核方法，更加全面细致地验证了零件性能。
滑移门铰链通常为上、中、下三个，位置不同，相应地结构也存在差异，对滑移门的保持能力需要3处铰链共同承担。结构性能主要包括水平刚度、垂直刚度、侧向刚度等；耐久性能为不同环境温度下的SLAM（砰击）循环耐久[3]；以及其他功能受力强度要求，例如滚轮轴承外推力等。试验项目如表1。
表1 滑移铰链结构性能试验项目
Tab.1 Items of performance tests of sliding hinges
序号实验项目适用铰链实验样本数验证性能1水平刚度试验上铰链、中铰链、下铰链3结构刚度2垂直刚度试验中铰链、下铰链3结构刚度3侧向刚度试验上铰链、中铰链、下铰链3结构刚度4SLAM试验上铰链、中铰链、下铰链3耐久性能5滚轮轴承外推力试验上铰链、中铰链、下铰链3结构强度
1 试验方法研究
1.1 水平刚度的试验方法
铰链的水平刚度试验，主要是对车辆前后方向铰链的受力变形通过试验方法测试，考察铰链对滑移门的水平方向的保持能力。铰链在车辆紧急制动、滑移门前后滑动至限位的冲击等工况下受近似水平力，需要具备足够的水平刚度。
1.1.1 适用于滑移门的所有铰链
收稿日期: 2017-12-18 修回日期: 2018-01-04
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农业装备与车辆工程 2018年
采用台架装置固定，测试状态为滑移门开启过程的受力状态。样件数量：31.1.2 试验设备
万能试验机、位移传感器或千分尺、台架工装。1.1.3 试验方法
样件选取：铰链零件为OTS（工装样件）尺寸合格件，紧固件规格、机械性能等级与设计要求一致。
约束状态：用螺栓将铰链固定在台架工装上，打紧扭矩与设计值一致。铰链安装姿态与滑移门上的一致，上铰链安装面与水平面垂直，保证导向滑轮与水平面垂直。中、下铰链安装状态相同，具备两个导向滑轮和一个支撑滑轮，相互垂直。中、下铰链安装面为竖直方向，承重轮与水平面平行，导向轮与水平面垂直。
加载要求：
（1）加载方向与铰链导向轮在导轨中滑动过程切线方向一致，也是门滑动的方向。
（2）加载位置，使用万能试验机加载，加载点位于导向轮的中间位置，如果有两个导向轮则加载点放在其中一个即可，但方向按照上述所述（可以是门的开启方向或者关闭方向）。
（3）加载力，参考GB 15086-2013的规定，试验工况选取载荷上限为2 000 N，每200 N 累计加载，观察铰链的变形情况，并记录变形值。加载力上限可以通过CAE 模拟分析未塑性变形的极限值作为参考。
加载位置见图1。
测量记录，使用位移传感器或者千分尺测量加载点的位移值，记录最大加载后的形变位移值L 1，卸载后测量加载点残余变形量L 2。
铰链水平刚度K h =2 000/(L 1-L 2) (N/mm)1.2 垂直刚度的试验方法
滑移门铰链的垂向刚度试验，主要验证铰链对滑移门的竖向承载能力。滑移门竖向支撑由中
铰链和下铰链的承重轮承担，主要受力为车门的重力以及行车过程的颠簸载荷。1.2.1 适用于中铰链和下铰链
样件状态和安装角度与滑移门关闭状态时一致，紧固螺栓规格及打紧力矩与设计一致，安装面为竖直方向，承重轮与水平面平行。
试验样件数量为3。
1.2.2 试验设备与2.1.2一致。
铰链垂直刚度K V =1 200/(L 1-L 2) (N/mm)1.2.3 试验方法
约束状态要求参考1.1.3，加载位置为承载滑动轮中间位置，施加试验载荷，见图2。加载力设定载荷上限1 200 N，每200 N 递增作用于承重滑动轮，考察铰链的变形量，读取最大加载力时的位移量L 1 ，完全卸载后，读取铰链的残余变形量L 2。
测量工具参考1.1.3。
1.3 侧向刚度试验方法
适用于滑移门的上、中、下铰链的刚度测试，主要目的是验证模拟门系统受到内部挤压时侧向外推力作用，铰链对门的位置保持能力。
侧向实际指整车坐标的Y 向[2]。1.3.1 施加加载和约束的位置
如图3，将铰链固定于工装，使用刚性工装约束铰链的导向轮限制铰链旋转。
1.3.2 加载
加载方向为导向滑轮运动方向的法向。加载位置，使用万能试验机加载于约束导向轮的刚性工装中间位置，也就是两个导向轮的中间点。加
上铰链水平刚度加载 中、下铰链水平刚度加载
图1 铰链水平刚度加载及约束示意图
Fig.1 Horizontal stiffness loading and fixing of hinges
安装面
安装面
加载方向
加载方向
导向轮
承重轮
图2 铰链垂直刚度加载及约束示意图
Fig. 2 Vertical stiffness loading and fixing of hinges
1 200 N
安装面
图3 铰链侧向刚度加载及约束示意图Fig.3 Y -axis stiffness loading and fixing of hinges
加载方向
刚性工装
安装面
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载力：3 000 N。每200 N递增加载至3 000 N时，
记录最大铰链加载点的变形位移L1，逐步卸载后
记录残余变形量L2。
铰链侧向刚度K Y=3 000/(L1-L2) (N/mm)
1.4 高低温的SLAM耐久试验
滑移门铰链的高低温SLAM耐久试验，目的
是独立考核三个铰链在承载滑移门系统的使用过
程中的抗疲劳耐久性能。上、中、下三个铰链与
安装载体组成试验对象，安装载体为滑移门总成或台架模块（重量与设计一致）。
1.4.1 试验样件
上、中、下铰链总成各一套，需要完成的样本数为3，即3套尺寸合格的铰链；滑移门焊接总成或者台架门。
1.4.2 试验设备
高低温试验箱（-30°~80°）、速度传感器、步进电机、橡胶缓冲块、弹簧、控制仪等。
1.4.3 试验方法及步骤
（1）在高低温箱中搭建 SLAM 台架。
（2）滑移门样件的准备：取不含铰链的滑移门总成（包含玻璃、内饰板、门锁等总装零件）。若处于项目早期，车门可使用台架模块代替，但必须确保车门外部尺寸、重量、重心与设计状态一致。
（3）将上、中、下铰链安装到车门上，并根据设计确定台架上车门及上、中、下导轨位置。对于项目早期铰链及导轨零件尚未开发，可参考铰链及导轨图纸用机加件代替铰链支架和导轨，但铰链和导轨结构、铰链滚轮必须与设计状态一致。
（4）安装后锁、最大开启保持机构、前锁（若有），项目早期的试验可使用替代件。
（5）在车门前部上下各设置一个X向[4]过开缓冲块，缓冲块刚度及压缩量与设计状态一致。
（6）参考设计三维数模，在移门框圆角处设置共计4个Y向[2]弹簧，弹簧总力值等于设计状态下的密封反力。
（7）使用步进电机驱动，使移门解锁及滑行运动。
（8）在车门全关位置沿X向[2]后方 200 mm 处布置速度传感器，监测车门关门速度。在车门全开位置X向[2]前方 200 mm 处布置速度传感器，监测车门开门速度。
（9）搭建好的台架示意图如图 4 所示。1.4.4 一次完整的循环测试
移门关闭完全锁止→解锁→移门全开（打开至最大开启保持）→移门开启保持机构解锁→移门关闭。
试验完成的总次数为一个生命周期的试验次数乘以生命周期的倍数， 生命周期倍数根据系统技术要求规定， 一个生命周期的试验次数为5万次，试验工况及相应的试验次数如表2所示。 试验时以生命周期为单位循环，如：系统技术要求SLAM试验次数为1.2个生命周期，实际试验时先完成一个生命周期循环后再完成0.2个生命周期循环。超过一个生命周期的考察车型一般为商用物流车和高档MPV等，使用频度较高或性能定义较高的车型。可以选取0.8、1.0、1.2、1.6等倍数的生命周期试验。
表2 一个生命周期的SLAM试验[5]
Tab.2 Slam test for one lifecycle
环境及车门状态滑移门耐久循环
温度、湿度
常速（m/s）
开门0.5~0.6
关门0.6~0.7
中速（m/s）
开门0.7~0.9
关门1.0~1.2
高速（m/s）
开门1.0~1.2
关门1.3~1.5
总计次数常温常湿：20℃，40%————————玻璃关闭18 000 5 000800
玻璃全下降 5 000 1 000200
常态试验总次数23 000 6 000 1 00030 000高温常湿：80℃，40%————————玻璃关闭 3 000 1 000300
玻璃全下降500300100
常态试验总次数 3 500 1 300400 5 200高湿：35℃，90%————————玻璃关闭 5 000 2 000500
玻璃全下降 1 000800200
常态试验总次数 6 000 2 8007009 500低温：-30℃————————
玻璃关闭 3 000 1 000300
玻璃全下降600300100
常态试验总次数 3 600 1 300400 5 300总计试验次数36 10011 400 2 50050 000注：固定玻璃窗或盲窗车型，按照常态次数。
1.4.5 测试结果判定
图4 滑移门铰链SLAM台架试验
Fig.4 Sliding door hinges SLAM test device
滑移门替代件
中滑轨试验台架
孙先 等：滑移门铰链的结构性能试验方法研究
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农业装备与车辆工程 2018年
耐久试验完成后，铰链不得出现功能失效，拍照记录上、中、下铰链的滚轮状态，不得出现开裂、磨损、破碎现象。否则排查失效原因，整改后重新试验。
1.5 轴承推出力的测试
适用于所有铰链滑轮。目的是考察滚轮与轴承的轴向连接强度[6]。设计时要避免滥用工况下轴向力过大导致的滑轮脱离，必须设定足够的连接强度，此试验通过轴脱离失效推力来衡量连接强度性能。
选用成品铰链，保证铰链滚轮带铆接轴销，如图5，试验数量为3件。
1.5.1 试验设备
万能试验机、定位工装。1.5.2 试验方法
（1）将试验零件放置于试验工装上固定牢靠，滚轮轴处于竖直方向，加载点位于最上方；
（2）开启试验机空转5 min；
（3）将试验机挤压速度设置为2 mm/min；（4）将压头置于滚轮铆接端头上，沿滚轮轴向加载，如图6所示，直至滚轮轴被推出。
2.5.3 试验结果
记录失效临界状态试验机的推力值，拍照记录失效状态。
表3 滑动移门铰链试验共用件参考表
Tab.3 Common parts table of sliding door hinges test 实验项目试样组1试样组2试样组3试样组4试样组5水平刚度●
垂直刚度●
侧向刚度●
SLAM ●
轴承外推力
●
●
●
●
2 结束语
上述5项试验基本涵盖了滑移门上中下铰链的结构性能的物理验证方法，是零件工程认可物理试验不可缺少的内容，也是滑移门系统长期可靠工作的基础保证。在零件开发和认可过程中，采用上述试验方法对成品铰链进行试验，得到的试验结果，可以对比早期的CAE 模拟计算情况，分析差异，进一步修正CAE 分析手段。不同铰链的性能要求，需要针对性采用不同的具体试验，才能直接有效地对单个铰链进行验证，缩短开发周期，从而确保组成滑移门系统后的开发性能。
参考文献
[1] 曾良才，卫原平，沈建东. 电动滑移门驱动系统的设计[J].
上海汽车,2012(2):27-29.
[2] GB 15086-2013 , 汽车门锁及车门保持件的性能要求和试验
方法[S].
[3] 汽车工程手册编辑委员会.汽车工程手册-试验篇[M]. 北京:
人民交通出版社,2001.
[4] ISO 4130-1978, Road vehicles - Three-dimensional reference
system and fiducial marks - Definitions [S]
[5] 林程，王文伟，陈潇凯 . 汽车车身结构与设计[M].北京：机
械工业出版社,2016.
[6] 陈效华，于鹏晓.王良模 .汽车门铰链动静强度试验系统 [J].
汽车工艺与材料 2002(2):32-33.作者简介 孙先（1979— ），女，现任吉利汽车研究院开闭件系统主任师，长期从事汽车门盖系统、门盖附件等零件的设计开发工作，开发过多款MPV 及SUV 的侧门系统。E-mail：sunxianqun@geely
正视图 侧视图
图5 铰链滚轮试样示意图
Fig.5 Sliding wheel for test
图6 滚轮加载示意图Fig.6 Loading on sliding wheel
铆接端头
加载位置
试验样件定位工装
加载示意
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