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        電動(dòng)汽車充電口蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

        2018-10-26 08:19:16范明華李妙湯飛尹楊平李小林吳迪張琦
        汽車實(shí)用技術(shù) 2018年20期
        關(guān)鍵詞:口蓋拉線鉸鏈

        范明華,李妙,湯飛,尹楊平,李小林,吳迪,張琦

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        電動(dòng)汽車充電口蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)

        范明華,李妙,湯飛,尹楊平,李小林,吳迪,張琦

        (奇瑞商用車(安徽)有限公司,安徽 蕪湖 241009)

        電動(dòng)汽車的充電口蓋是可以翻轉(zhuǎn)的開啟機(jī)構(gòu),用于充電口的保護(hù),并提供充電設(shè)備接口的通道。充電口蓋外表面需要與前格柵外表曲面匹配。文章針對在前格柵上設(shè)計(jì)開發(fā)了一種電動(dòng)汽車的充電口蓋系統(tǒng),采用拉線和雙鉸鏈的方式有效的控制了開啟機(jī)構(gòu)的成本,解決開啟格柵過程中的平度、間隙面差等質(zhì)量問題。

        充電口蓋;機(jī)構(gòu)布置;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        前言

        隨著新能源汽車的快速發(fā)展,目前新能源汽車的充電口蓋設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式多樣,常見的充電口蓋結(jié)構(gòu)有四連桿鉸鏈加按壓鎖、四連桿鉸鏈加鎖銷、單軸線鉸鏈加按壓鎖、單軸線鉸鏈加鎖銷等,其中鎖銷又有機(jī)械拉線驅(qū)動(dòng)鎖銷和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)鎖銷等形式。本文主要介紹一種應(yīng)用在前格柵位置的雙四連桿鉸鏈加機(jī)械拉線鎖銷結(jié)構(gòu)的充電口蓋開啟系統(tǒng)。

        1 充電口蓋的布置與設(shè)計(jì)

        1.1 設(shè)計(jì)輸入

        充電口蓋的設(shè)計(jì)輸入包括格柵A面,充電口布置數(shù)據(jù),車身發(fā)動(dòng)機(jī)艙數(shù)據(jù),電動(dòng)機(jī)、空調(diào)、電器線束等前艙布置相關(guān)數(shù)據(jù)。

        1.2 充電口蓋的布置

        充電口蓋在造型設(shè)計(jì)時(shí),已經(jīng)通過分塊線進(jìn)行了定義,工程部門需要解決的問題是,根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)需求判斷區(qū)域布置是否合理,主要考慮充電操作過程的人機(jī),另外還要考慮鉸鏈、鎖體結(jié)構(gòu)的布置空間。

        充電口蓋的區(qū)域確定后,應(yīng)根據(jù)CAS面制作詳細(xì)的斷面圖,包括結(jié)構(gòu)布置和間隙斷差等要求。

        1.3 充電口蓋四連桿鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        充電口蓋的四連桿鉸鏈左右各布置一個(gè),鉸鏈的運(yùn)動(dòng)平面應(yīng)與整車坐標(biāo)系Y軸垂直,這樣才能保證左右兩個(gè)鉸鏈在運(yùn)動(dòng)過程中保持同步。

        1.3.1鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu)尺寸定義

        在進(jìn)行四連桿鉸鏈設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)首先確定鉸鏈的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸,四連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下原則:

        (1)四連桿機(jī)構(gòu)圖是線框簡圖,但設(shè)定尺寸時(shí)需考慮最終旋轉(zhuǎn)臂的寬度尺寸,同時(shí)還要考慮最終結(jié)構(gòu)與周邊件的預(yù)留安全距離,安全距離預(yù)留5mm以上。

        (2)四連桿機(jī)構(gòu)開啟到最大角度時(shí),兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臂應(yīng)通過交叉點(diǎn),可實(shí)現(xiàn)充電口蓋的翻轉(zhuǎn)鎖止,使充電口蓋保持在最大開啟位置。

        (3)四連桿兩個(gè)旋轉(zhuǎn)臂間距應(yīng)盡量大,以增強(qiáng)四連桿的穩(wěn)定性,保持左右兩個(gè)鉸鏈同步運(yùn)動(dòng)。

        圖1

        1.3.2鉸鏈及彈簧設(shè)計(jì)

        根據(jù)已經(jīng)定義好的四連桿機(jī)構(gòu)尺寸,可以對鉸鏈和彈簧進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì),應(yīng)符合以下原則:

        (1)鉸鏈本身具有較好的強(qiáng)度,材料一般選擇DC41,厚度可選擇2.0、2.5(mm)。

        (2)在最大開度時(shí),鉸鏈應(yīng)設(shè)計(jì)限位結(jié)構(gòu),并設(shè)置緩沖塊,減輕充電口蓋開啟時(shí)的碰撞異響。

        (3)彈簧材料一般選用65Mn,采用扭簧形式,不占用過多空間,并可提供足夠的彈力。

        1.4 充電口蓋鎖止機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

        鎖止機(jī)構(gòu)為機(jī)械拉線控制的鎖銷結(jié)構(gòu),鎖銷可與鉸鏈上預(yù)留的孔配合實(shí)現(xiàn)鎖止,也可以與充電口蓋上預(yù)留的鎖孔配合實(shí)現(xiàn)鎖止。左右鎖體用拉線與分線器連接,在分線器實(shí)現(xiàn)兩股拉線合成一股拉線操縱。

        1.4.1鎖體和分線器設(shè)計(jì)

        拉線控制的鎖銷結(jié)構(gòu)包括鎖體外殼、鎖銷、復(fù)位彈簧幾個(gè)部分,結(jié)構(gòu)比較簡單,但設(shè)計(jì)需注意以下幾點(diǎn):

        (1)鎖銷伸縮方向應(yīng)與鉸鏈運(yùn)動(dòng)平面垂直,避免鎖止不緊或鎖止困難。

        (2)鎖銷與鎖體外殼的配合,滑塊與外殼的配合,都可沿運(yùn)動(dòng)方向做線接觸,避免面接觸,減小摩擦阻力。

        圖2

        (3)外殼應(yīng)盡量保證滑塊運(yùn)動(dòng)空間的密封,避免水或灰塵進(jìn)入運(yùn)動(dòng)空間造成卡滯。

        (4)分線器滑塊在外殼中滑動(dòng),沿滑動(dòng)方向應(yīng)有一定長度的重疊量,避免滑動(dòng)過程中因兩股鎖體拉線拉力不同而發(fā)生旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致鎖體運(yùn)動(dòng)不同步的問題。重疊量即滑塊長度建議為40mm。

        1.4.2鎖止機(jī)構(gòu)拉線的設(shè)計(jì)

        鎖止機(jī)構(gòu)拉線是指左右鎖體和分線器相連的拉線。設(shè)計(jì)過程主要需注意拉線走向:

        (1)拉線固定在格柵本體上,需在格柵本體上設(shè)計(jì)若干定位卡扣,確保拉線在本體上的走向一定。

        (2)拉線的彎曲半徑不小于80mm,若彎曲半徑過小會(huì)導(dǎo)致開啟力過大。

        1.5 格柵本體和充電口蓋板設(shè)計(jì)

        格柵外表面以造型A面為準(zhǔn),內(nèi)部結(jié)構(gòu)需詳細(xì)設(shè)計(jì),留出容納鉸鏈的空間,同時(shí)考慮鎖機(jī)構(gòu)的布置。

        2 充電口蓋開啟機(jī)構(gòu)及拉線的布置與設(shè)計(jì)

        機(jī)械拉線式開啟的充電口蓋,在前門檻內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)開啟手柄,通過拉線將手柄的位移量傳遞到充電口蓋鎖體上,使鎖銷縮回,脫離鎖止孔,充電口蓋在彈簧的作用下自動(dòng)彈開。

        2.1 設(shè)計(jì)輸入

        充電口蓋開啟機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)輸入包括前門檻數(shù)據(jù)、地毯數(shù)據(jù)、前地板數(shù)據(jù)、側(cè)圍數(shù)據(jù)、前圍板數(shù)據(jù)、線束數(shù)據(jù)、立柱護(hù)板數(shù)據(jù)等。

        2.2 手柄機(jī)構(gòu)布置及校核

        手柄機(jī)構(gòu)的人機(jī)工程校核

        (1)充電口蓋開啟手柄下方應(yīng)與地毯保留5mm左右間隙,方便操作者手指伸入手柄下方,向上提拉開啟動(dòng)作。

        (2)對手柄機(jī)構(gòu)的安裝位置,應(yīng)根據(jù)駕駛員的操作范圍進(jìn)行校核,手臂長度距離根據(jù)轎車適用人群,在GB10000- 1988中選定,如有多個(gè)值時(shí),應(yīng)使用要求較高的值。

        2.3 充電口蓋拉線布置

        布置過程需注意:

        (1)拉線走向應(yīng)盡量與前艙線束保持一致;

        (2)拉線最小曲率半徑不得小于150mm,接頭、彎轉(zhuǎn)部位可以放寬至100mm,但其范圍角度不得超過30°。

        (3)拉線應(yīng)避開車體上的鋒利刀口(如切邊、孔邊緣等)。

        (4)拉線在各部位的裝配,包括穿越和固定,應(yīng)具有可操作性和方便性,能夠適應(yīng)流水線作業(yè)。

        3 結(jié)論

        近年來,新能源汽車新車型不斷涌現(xiàn),其充電口蓋開啟系統(tǒng)形式多樣,不同的汽車企業(yè)有著不同的設(shè)計(jì)思路。本文只是對布置在前格柵部位的機(jī)械控制充電口蓋系統(tǒng)進(jìn)行了概述。放眼未來,充電口蓋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與其他汽車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一樣,會(huì)向著更加智能、更加便利、更加輕量化等方向發(fā)展。我們應(yīng)抓住新能源汽車發(fā)展的機(jī)遇,認(rèn)識到新能源汽車子系統(tǒng)的獨(dú)特性,積極探索新能源汽車系統(tǒng)的創(chuàng)新方向,調(diào)整產(chǎn)品研發(fā)的新思路、新策略、新舉措從而適應(yīng)新時(shí)代的新要求,積極進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新,從而不斷增強(qiáng)中國新能源汽車工業(yè)的研發(fā)實(shí)力。

        [1] 姜立標(biāo).現(xiàn)在汽車新技術(shù)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2016.

        [2] 李朝暉.汽車新技術(shù)[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2012.

        Design and development of automobile battery charge cover system

        Fan Minghua, Li Miao, Tang Fei, Yin Yangping, Li Xiaolin, Wu Di, Zhang Qi

        ( Chery Commercial Vehicle(Anhui)CO., Ltd, Anhui Wuhu 241009 )

        The automotive battery charge cover is a kind of closure system. The main fuction is to cover up the battery charging port and provide a safe passage for the charging gun. And the cover outer surface is consistent with the front grille so it also has a decorative effect.

        battery charge cover; structure package; design structure

        U467

        A

        1671-7988(2018)20-01-03

        U467

        A

        1671-7988(2018)20-01-03

        范明華,就職于奇瑞商用車(安徽)有限公司。

        10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.001

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