某轿车散热器上护板卡接结构设计与分析

高东璇 肖 举 王 韬

（四川工程职业技术学院，四川 德阳618000）

汽车散热器上护板能起到装饰美观的作用；保持散热器、发动机舱清洁；从NVH 来讲，能够提供一些声学性能，降低发动机的噪声。通常情况下，汽车散热器上护板通过子母扣或螺栓与前保险杠、前上构件总成连接。

某汽车散热器上护板总成的后端与前上构件总成连接，它的前端与前保险上总成连接，现有技术都是采用连接件固定连接。图1 和图2 展示出某款轿车散热器上护板总成的具体连接结构，散热器上护板总成后端通过7 个十字螺纹推钉固定在前上构件上，前端通过6 个十字螺纹推钉固定在前保险上上。

图1 某款轿车散热器上护板总成的连接结构

图2 十字销钉连接结构剖视图

散热器上护板总成与前保险杠总成通过十字推钉连接，两个构件配合处间隙不均，导致上护板连接部位凹陷，上护板外观不平整，影响外观质量。并且，因连接件安装点过多，车辆维修时，散热器上护板总成拆卸、安装极为不便，操作繁琐，费工费时。若能改为卡接结构，产品外观质量得以保证，且卡接结构牢固可靠，方便反复拆装。同时，减少了螺纹连接件，能降低生产加工、维修的成本。

1 某轿车散热器上护板总成的卡接结构

汽车散热器上护板总成的前端连接方式如图3 所示。散热器上护板总成的前端与前保险总成的配合面上设有6 个卡接部位，卡子设在汽车散热器上护板总成上，该卡子与前保险总成上的安装孔对应匹配，用于限制上下、前后方向位移。除此之外，散热器上护板总成的前端与前保险总成的配合面共有4 个限位结构，限位块设在汽车散热器上护板总成上，与前保险杠上的安装孔对应匹配，用于限制左右向位移。汽车散热器上护板总成的后端通过螺钉与水箱上上横梁连接。卡接结构中，位于中间的两个卡子的高度略高于其他卡子。安装过程中，先将中间较高的卡子插入到前保险杠总成对应的安装孔中，起到导向作用，再将其与卡子和限位块插入到各自的安装孔中，深度到位后，将上护板向前推，使得卡子的台阶卡住前保险杠上的安装孔中，之后固定上护板后端。

图3 卡接结构、限位结构位置示意图

安装时，先将散热器上护板前端6 处卡接结构插进对应的前保险杠总成安装孔，再将散热器上护板总成朝车前方向推到位，最后将其它与前上构件总成连接处安装点固定，从而完成装配，装配后效果如图4 所示。卡接、限位块位于散热器上护板前面同排，相间布置，且左右对称。卡接到位后断面如图5 所示。卡接部位留有适量的干涉量，以避免装配后散热器上护板因受力不均变形而导致的表面不平整。限位结构的搭接截面如图6 所示。卡接结构和限位结构的细节如图7 所示。

图4 装配完的外观效果示意图

图5 卡接结构连接示意图

图6 限位结构连接示意图

图7 卡接结构和限位结构示意图

由于上护板总成前端与前保险杠总成采用了卡接结构，不再使用传统的螺纹连接件，且搭接部位有一定的干涉量，保证装配后与前保险杠总成间隙均匀，既可保持上护板外观平整美观，还便于安装、拆卸，给用户提供了方便。

2 卡接结构受力分析

2.1 卡接结构受力分析

散热器上护板前端6 处卡接结构，共同承受着保险杠的总重量，其中保险杠总成质量为m=9kg，卡接数量N=6，卡接的接触面为厚度面，厚度为2.5mm，宽度为10mm，如图8 所示，则接触面积。

图8 卡接的接触面尺寸示意图

卡子和限位块与上护板总成为一体注塑成型，为聚丙烯PP材料，弹性模量E=0.8GPa。PP 具有较高的挠曲强度、抗冲击强度和良好的抗疲劳性。根据下述公式，

求得应变0.00075，该变形量对设计卡接结构，可以忽略不计，其卡接结构的强度满足设计要求。

2.2 限位结构受力分析

散热器上护板前端4 处限位结构，限制前保险杠的左右向位移。根据产品设计要求，每个限位结构受力范围为80～90N，其结构在受力下不允许有大的变形。限位结构为PP 材料，弹性模量E=0.8GPa。限位结构的受力面为侧面，如图9 所示，接触面积A=10mm x 10mm+0.5 x 10mm x 5mm=125mm2。

根据下述公式：

求得应变0.0009，该变形量对设计限位机构，可以忽略不计，其限位结构的强度满足设计要求。该卡接结构目前已应用在生产。在装卸散热器上护板过程中，操作方便；车辆工作状态下，卡接结构无变形，与受力分析结果相一致。

3 结论

3.1 某轿车散热器上护板总成与前保险杠总成的连接方式，设计了卡接结构，代替了原十字推钉方式，通过受力分析，验证其强度的可靠性。

3.2 该卡接方式的替换，既可以改善散热器上护板总成的外观问题，又可以减少安装时间、维修时间及成本。该卡接结构设计可为后续车型的开发设计提供参考。