加油口门系统平台化设计研究

李宁　欧俊宁　王书勤

摘 要：加油口门系统是指位于汽车侧围中部或者后部，通过铰链机构与侧围连接，为车辆补给燃料而开启，关闭后保护车辆的燃料系统防止被盗，并保证车辆外观整体感的门系统。加油口门属于汽车开闭件系统，必须具备开关性能，保证加油口门与周边零件的静态间隙面差和动态运动间隙，并满足造型外观要求。本文目的通过平台化的设计理念，提高零部件的通用化率，以降低开发成本，提高产品的可靠性。

关键词：加油口门系统;设计布置;平台化

加油口门作为汽车上使用频率较高的一个总成，其工作稳定性非常重要，设计不好轻则导致外观间隙、段差不良，重则造成加油口门无法正常开启和关闭，影响客户使用。

加油口门总成的型式有多种，按照开启方式分为机械式、电子式和手动式;按照材料分为金属式和塑料式;外板形状可分为圆形、方形、菱形、椭圆和其他不规则的形状;按铰链臂旋转结构分为内旋式和外旋式。本文主要研究金属式加油口门系统中方形、合页式（内旋式）的结构。

加油口门系统一般由如下零件组成：1.加油口门外板、2.铰链销、3.加强板、4.弹簧（片）、5.铰链臂、6.燃油箱盖、7.加油口拉索（普通钥匙锁、电子锁）、8.缓冲胶塞、9.加油口支架，如图1所示（带星号零件以平台化设计为目标）。

在设计初始阶段，通过各区域输入要求的收集，确定出加油口门系统的整体策略。将平台化设计思路用于加油口门系统上，能节约开发时间、降低开发成本及新的设计风险。我们通过对加油口门总成的设计布置进行系统的分析，在设计过程中针对系统中零件的约束条件，采用平台化是设计理念，使系统保证可靠性的同时，满足平台化的要求。

1 确定设计布置要求

加油口门系统的布置要求

1.1 加油口门外板布置要求

除部分箱式车以外，一般加油口门都位于后侧围处。为方便加油操作，加油口门放置高度为成人腰部与腿部之间，离地高度：从加油口门水平中线处测量，约740～1160 mm。加油口門外板，主要受造型的影响和限制，往往型面比较不规则，我们针对结构布置和加油空间的对比要求，一般要求加油口尺寸高140mm～170mm，宽180mm～200mm。

基于制造的工艺，加油口小门与后门分缝线最小距离CL1要大于100mm，距离轮罩特征线FL2大于15mm。加油口小门分缝线要么穿过侧围上的特征线，要么离特征线FL1保持大于25mm的距离（最小15mm），加油口小门开口与后尾灯开口之间的钣金距离CL2最少要40mm。如图2所示：

1.2 加强板焊合总成的布置要求

1.2.1 加强板设计布置

加强板是保证加油口门刚度的主要部件，同时起到连接铰链销及铰链臂的作用，加强板与铰链臂、铰链销组成加强板焊合总成，是平台化设计中重要的一个零件。外板与加强板结合通常有3种方式：焊接、半包边和全包边。目前我们研究焊接连接方式，方便质量控制和减少设备投入。

加强板与侧围外板焊接边配合尺寸为：外板焊点处翻边高度一般应在8～10mm左右，宽度一般为14～18mm左右;考虑外板与加强板配合关系，外板比加强板高度方向平齐或长0.5～1mm，宽度方向单边比加强板至少长2mm。

为保证加油口门强度与刚度，加强板基本平面要求与外板面保持平行，间隙为2mm。在加强板上尽可能布置筋条，增加强度与刚度性能。为保证加油口门外板具有一定的抗凹性，加强板需要做出几个凸台面支撑外板。根据法规要求在加油口门上需要增加加油口盖防丢绳安装点，同时需要增加一个挂钩固定加油口盖。

以方形加油口门图示点1、点2、点3处造型圆角边线中点建立平面，测量第4点与该平面的距离。此数据体现的是加油口门外板造型面扭曲程度，我们用S表示。通过图2，我们可以比较直观的看出，点4最靠近轮罩区域，所以扭曲程度受点4影响最明显。我们在造型输入阶段，要求加油口门中S值不大于3mm，以便加强板焊接角不超出与加油口外板焊接角的尺寸。

1.2.2 铰链臂设计

铰链臂是连接加油口门与车身的重要部件，要求具有一定的刚度及强度。按结构一般分为合页式和鹅颈式两种。方形加油口门，一般采用结构简单的合页式（图4）。

a.与加油口支架的配合

加油口支架与铰链臂采用大平面接触、螺栓连接。为方便安装加油口门时调整与侧围外板的间隙断差，铰链臂上螺栓安装过孔在X向和Z向需要设计调节余量（图4）。

b.与铰链销的配合

铰链臂卷边与铰链销采用过盈配合，要求加油口门开关门力控制在3～5N范围内。铰链销与铰链臂中部位置有对铰链臂进行轴向限位的结构，不允许轴向串动。

C.与外板的配合

加油口门要求的最大开启角度为90～100°，便于油枪放置时有摆动的空间，同时开启角度大于90°，有利于解决加油口门自关的问题。合页式加油口门通常通过铰链臂与外板或加强板配合完成限位，因外板厚度一般较薄，刚度较差，因此用加强板限位效果更好，同时，我们把焊接角布置在铰链臂限位一侧，如果条件允许尽可能采用面接触方式限位，避免点接触的限位方式（高频率点接触容易造成接触点掉漆，易锈蚀）。

D.与弹簧（片）的配合

铰链臂与弹簧片的配合决定了加油口门的弹开后与侧围外板的间隙，最小弹开间隙要求≥15mm。安装时，通过铰链加强板上的孔进行调整（图3）。

1.2.3 铰链销的布置

铰链销与加强板通过卷边装配配合，一般卷边中心距与加油口门外板宽度比D/H=1/2～2/3为宜，如图。如果小于1/2，加油口门容易出现晃动，铰链强度不够和影响装配后与侧围外板的间隙/断差等问题;如果大于2/3，会影响加强板与外板焊点空间的布置。为了保证加油口门平稳开启，铰链销要求尽可能与近端外板分缝线平行（图5）。

1.3 加油口支架焊合总成的布置

加油口支架是承载注油管、加油口锁及加油口门焊合总成的主要部件，设计初始阶段需要得到如下输入：

确定注油管安装面后，与加油口系统相关的匹配包括缓冲胶塞安装孔、铰链臂安装孔，侧围外板焊接角的贴合，最后再考虑支架成型要求，进行拨模和倒角。

为避免漏水，加油口支架与侧围外板需要涂胶密封，较好的方式是在加油口支架上设计内径为R2.5的涂胶槽（图6）。

1.4 缓冲胶塞的布置

为保证加油口门在关闭状态无Y向松动，要求有缓冲胶塞，一般布置在铰链旋转轴的另一侧，上下各一个，跨度尽量大;尽量相对于锁扣位置对称，压缩量为1.0mm; 接触面5mm范围内不能有障碍物或焊点出现;必须保证平整同时最好和加油小门旋转轴垂直。我们将加油口支架上缓冲胶塞安装面及加油门做到基本平行，支架上的安装面距离与加油口门内侧之间，缓冲胶塞则可满足平台化要求。

2 约束条件与平台化方案

在设计布置阶段，我们已经将零件之间的约束条件识别出来，继而通过控制约束条件来实现平台化设计的目的，见表1。

3 结束语

本文主要对金属方形内旋加油口门平台化设计策略进行了研究，通过加油口门焊合总成中关键结构和周边约束条件进行设计或预留，使该平台车型可以衍生拓展，并适应一定差异。本研究指导加油口门焊合总成结构前期设计，提高基础平台车型的可拓展性，对加油口门平台化设计具有一定的指导意义。

参考文献：

[1]李欢迎.加油口盖总成结构及发展方向[J].模具制造，2018，18（04）：34-36.

[2]唐淳.加油口盖系统设计的研究[J].汽车实用技术，2015（07）：34-39.