OTEKON’14
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
26 – 27 Mayıs 2014,
BURSA
GERGİ KOLU ENTEGRE EDİLMİŞ MENTEŞE TASARIMI
Hüseyin Güzeldal*, Uğur Akbulut*, Caner Seymen*
*
Rollmech Automotive San. ve Tic A.Ş, Organize San. Bölgesi Bursa
ÖZET
Kargo kapı menteşeleri genel olarak yük taşıma amacı ile üretilen ticari araçlarda kullanılmaktadır. Kapıların 90°‘de
sabit olarak tutulması için gergi kolu ve kilit mekanizmasına ihtiyaç duyulmaktadır.Yapılan bu çalışmada gergi kolu ve
kilit mekanizmasının menteşe üzerine entegre edilmesi ve kullanılan komponent sayısının ciddi miktarda azaltılması
amaçlanmıştır. Yapılan bu yenilikçi tasarım ile Otomotiv sektöründe ciddi önemi olan kalıp yatırımları, üretim hattı
kurulum maliyetleri, işçilik ve montaj sürelerinde önemli azaltılmalar yapılmıştır.
Anahtar kelimeler: Kargo kapı, menteşe, gergi kolu
CHECK ARM INTEGRATED HINGE DESING
ABSTRACT
Cargo door hinges are generally used in commercial vehicles. It is necassary to have a check arm and a latch
mechanism in order to hold the door in 90° at constant position. This study aimed to integrate the check arm and lacth
mechanism on the hinge and reduce the component quantities. With this inovative design, tooling cost, production line
investment, labour cost and assembly process time which have major importance for automotive industry are reduced
significantly.
Keywords: Cargo door, hinge, check arm
standartını karşılayabilmesi için son derece önemli
mühendislik ve Ar-Ge çalışmaları yapılan otomotiv
parçalarıdır.
1. GİRİŞ
Kargo kapı menteşeleri genellikle ticari araçlarda
kullanılmaktadır.Genel olarak yük taşıma amaçlı
araçlarda kullanılsada, günümüzde binek tipi araçlar
içinde müşteriler tarafından tercih edilmektedir.
Kullanıcılara, OEM firmalar tarafından farklı
kullanım alanlarında kullanım konforu amacı ile iki
farklı tip kargo kapısı sunulmaktadır. Bunlar;
- Liftgate kapı
- Kargo Kapı
olarak adlandırılmaktadır.
Kapı menteşeleri, çalışması esnasında dinamik
ve statik yükler altında kalması nedeniyle, otomotiv
endüstrisinin güvenlik, konfor, çevre gibi bir çok
Şekil 1:Liftgate Kapı
1
Gergi Kolu gövde üzerinde sabit olarak yer
almakta olup yaylı bir tel ile ucunda metal makarası
bulunmaktadır. Şekil 4’te bir gergi kolu örneği
görülmektedir.
Gergi Kolunun kilit kısmı ise kapı üzerinde yer
almakta olup, kapı ile birlikte hareket etmektedir.Gergi
kolu kilidine ait bir örnek Şekil 5’te görülmektedir.
Kapı 90 derece açık konuma getirildiğinde gergi
kolu ucuncaki makara, kilit mekanizması tarafından
tutulur ve kapının 90 derece açık konumda kalmasını
sağlar.
Araç kapısı daha fazla açılmak istendiğinde
gergi kolu kilidi bir açma butonu yardımıyla açılır.
Kilitten kurtarılan kargo kapı, menteşelerin izin verdiği
açı değeri kadar açılabilmektedir. Bu açı değeri binek
araçlarda ortalama 170 derece olup, ticari araçlarda 270
dereceye kadar çıkmaktadır.
Menteşenin maksimum açılma açısı, tasarımın
izin verdiği kadar olup, durdurucu parçalar ile hareketi
sonlandırılmaktadır.
Şekil 2:Kargo kapı
2. KARGO KAPI MENTEŞE SİSTEMİ
Kargo kapıların, gövde üzerinde formları birbiri
ile uyumlu olacak şekilde konumlanabilmesi için üst ve
alt olmak üzere iki menteşe grubu kullanılmaktadır.
Kargo kapının açılması sırasında ön ve arka
kapılarda olduğu gibi adımlı olarak çalışması
beklenilmektedir. Bu nedenle araç üzerinde kargo kapılar
ilk adımda 90 derece açılarak kilitli kalmaktadır. Herbir
araç üzerinde farklı olacak şekilde, kapı tam açılma
açısına gelmektedir. Kapıyı 90 derecede kilitli tutan
sisteme Gergi Kolu denilmektedir. Gergi kolu Şekil 3’te
görüldüğü gibi araç üzerinde alt ve üst menteşenin
arasında yer almaktadır.
90 derecede kilitlenen kargo kapının daha fazla
açılması için gergi kolundan kurtarılması gerekmektedir.
Bu genellikle bir açma kolu ile gerçekleştirilmektedir.
Şekil 4: Gergi kolu
Şekil 3: Kargo kapı menteşe sistemi
Şekil 5 :Gergi Kolu kilidi
2
Şekil 3’ te görüldüğü üzere genel olarak kargo
kapı menteşe sistemleri sağ ve solda ayrı ayrı olmak
üzere bir tarafta iki adet menteşe ve bir adet gergi
kolundan oluşmaktadır. Menteşeler temel olarak bir
hareketli bir adet de sabit menteşe parçasından
oluşmaktadır. Yeni tarasım menteşemizde gergi kolunun
montajı menteşe üzerine alınarak tasarım sadeleştirilmiş
ve araca montajda da büyük kolaylık sağlanmıştır.
3. GERGİ KOLU ENTEGRE EDİLMİŞ MENTEŞE
TASARIMI
Mevcut sistemlerde, görüldüğü gibi kapının 90
derecede durdurulabilmesi için gergi kolu ve kilit
mekanizması kullanılmaktadır.
Bu durum gergi kolu ve kilit mekanizmasında
bulunan komponentler için ayrı ayrı kalıp yatırımları,
üretim hattı yatırımları, montaj ve işçilik maliyetleri
doğurmaktadır.
Yapılan çalışmanın amacı kargo kapıların 90
derecede durdurulmasını sağlayan gergi kolu ve kilit
mekanizmalarını basitleştirip, menteşe üzerine entegre
ederek, kalıp ve üretim hattı yatırımlarında, montaj ve
işçilik maliyetlerinde indirim sağlamaktır.
Gergi kolu mekanizmasının konumu için
optimum yer olan alt menteşeye entegre edilmesi
öngörülmüş ve tasarım bu yönde şekillendirilmiştir.
Gergi kolu entegrasyonuna uygun olarak
tasarlanan menteşe Şekil 6’daki gibidir.
Şekil 7: Menteşeyi oluşturan alt komponentler
Standart bir menteşe tasarımında alt ve üst
menteşenin ortasında ve menteşelerden bağımsız olarak
tasarlanan gergi kolu söz konusu tasarımımızda çok daha
basit bir tasarımla alt menteşenin üzerine montajlanmıştır.
Şekil 8’de menteşeyi ve üzerine montajlanmış gergi
kolunu görebiliriz.
Şekil 6: Alt menteşe
Bitmiş ürün olarak menteşe , hareketli ve sabit
olarak iki ayrı alt parçadan oluşmaktadır.Sabit parça araç
gövdesine,
hareketli
parça ise
kapı tarafına
montajlanmaktadır.
Alt menteşe, iki adet dövme bağlantı kollarından
ve dönme merkezine montajlanan iki adet dövme pimden
oluşmaktadır.Şekil
7’de
menteşeyi
oluşturan
komponentler görülmektedir.
Şekil 8: Alt menteşe ve gergi kolu
3
3.1.
MENTEŞE ALT KOMPONENTLERİ
Menteşe sistemi bir adet sabit kol, bir adet
hareketli kol, 2 adet pim ve burçlardan oluşmaktadır.
Sabit menteşe dövme yöntemi ile üretilmejte olup temas
yüzeylerinde talaş kaldırma istenen hassasiyeti sağlamak
amacıyla talaşlı işleme yapılmaktadır. Ayrıca üzerine
yakalayıcının montajlanabilmesine olanak sağlayacak
montaj delikleri bulunmaktadır.. (Şekil 9)
Şekil 11: Menteşe alt komponentleri
3.2. GERGİ KOLU SİSTEMİ
Gergi kolu, birçok alt komponentin bir araya
gelmesi ile oluşmaktadır. Hareketli kol üzerine bir
civata ile araç boya operasyonundan sonra
montajlanmaktadır.Asıl amacı Kargo kapının 90° de
durdurulmasını sağlamak olan gergi kolu, kapının
161° açılmasını sağlamak içinde kullanılmaktadır.
Gergi kolu braketi üzerinde iki adet plastik klips
ses ve boya aşınmasını engellemek için tasarlanmıştır.
Braketin ucunda yer alan plastik yakalayıcı karşılığı,
yakalayıcı parçasına tutunarak kapının durdurulmasını
sağlamaktadır ve braket üzerine perçinlenerek
montajlanmaktadır. Şekil 12’de gergi kolu ve
komponentleri görülmektedir.
Yakalayıcı bağlantı
bölgesi
Şekil 9: Sabit kol
Menteşeyi oluşturan hareketli kol üzerine,
menteşenin açılıp kapatılması sırasında freeplay, gap, ses
gibi problemlerin engellenmesi için teflon burçlar
kullanılmaktadır. Teflon burçlar üretim prosesinde iç
çapıları kalibre edilerek istenen çap değeri elde edilmekte
ve diğer parçalar ile montajlanmaktadır.(Şekil10)
Tampon bağlantı
delikleri
Gergi kolu bağlantı
bölgesi
Şekil 10: Hareketli kol
Menteşe kollarının birbiri ile montajlanması
sırasında iki adet dövme pim kullanılmaktadır. Bu
pimlerden biri uzun, diğeri ise kısa pim olup montaj
sonrasında sadece uzun pim menteşenin eksenini
oluşturmaktadır. Kısa pim ise, demontajı engellemek
amacı ile hırsızlığın önüne geçmek amacı ile
kullanılmaktadır. (Şekil 11)
Şekil 12: Gergi kolu ve komponentleri
4
3.3. YAKALAYICI
Yakalayıcı, menteşe üzerine iki adet civata
yardımı ile araç boyası operasyonundan sonra
montajlanmaktadır. Şekil 13’te yakalayıcıya ait bir
görseli komponentlerini görülebilir. Kapı 90° açık
konuma getirildiğinde gergi kolu üzerinde bulunan
plastik parça ile kenetlenerek kapıyı sabit tutmaktadır.
Şekil 13: Yakalayıcı
3.4. DURDURUCU
Şekil 16: 90 derece açık pozisyon
Durdurucu parçası, hareketli menteşe üzerine
araç boya operasyonundan sonra takılmaktadır. Menteşe
tam açıldığında hareketli ve sabit kolun birbirine çarparak
araç boyasına zarar vermesini önlemek amacıyla
kullanılmaktadır.. (Şekil 14)
Kapı 90° açıldığında şekil 16’da görüldüğü gibi
gergi kolu yakalayıcı karşılığı, yakalayıcı parçasına
elastik deformasyon ile kilitlenmektedir.Bu konumda
kapı sabit olarak kalmaktadır.
Şekil 14: Durdurucu
4. MENTEŞE ÇALIŞMA PRENSİBİ
Şekil 17: 161 derece açık pozisyon
Gergi kolu kilitten kapı biraz kapatılarak
kurtarılır ve el unsuru ile yakalayıcıdan çekilerek tam
açma gerçekleştirilir.Kapı 161° açık pozisyonda iken
menteşe pozisyonu şekil 17de görülmektedir.
Şekil 15: Kapı kapalı pozisyonda iken menteşenin
pozisyonu
5
Yapılan analizlerde menteşe üzerinde herhangi
bir deformasyon gözlenmemiş olup menteşeler ECE
gerekliliklerini sağlamıştır.
Analizlerde doğrulanan tasarım, gerçek parçalar
ile aynı testler yapılarak tekrar konrol edilmiştir.
Testler ECE 11 gerekliliklerine göre tasarlanan
çekme blokları üzerinde yapılmıştır.
5. ÜRÜN DOĞRULAMA TESTLERİ
Tüm ürünler devreye alınmadan önce parçalar,
doğrulama testlerinden
geçirilmektedir,
ürün
tasarımındaki genel amaç, ürün testlerinden sorunsuz
şekilde geçebilecek parçalar oluşturmaktır. Bu sebeple
tasarım aşamasında parçalar üzerinde, ürün doğrulama
testlerine uygun olacak şekilde sonlu elemanlar
analizleri yapılmakta, problem görülen parçalarda
değişiklikler yapılmaktadır.
5.1. ÇEKME DAYANIM TESTİ
Menteşeler kaza esnasında üzerine gelen
kuvvetlere karşı dayanım göstermeli ve menteşe üzerinde
büyük deformasyonlar olmamalıdır. Bu kuvvetler ECE
regülasyonları ile belirlenip OEM firmalar tarafından
üretici firmalara iletilir.
ECE regülasyonlarıyla belirlenen kuvvetler
aşağıdaki gibidir.
X ekseninde 11 kN
Y ekseninde 9 kN
Bu kuvvetler altında menteşelere CAE analiz
yapılmıştır.Elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibir.
Şekil:18 Çekme blokları ile yapılan testler
Gerçek ürün üzerinde yapılan testlerde ECE
gerekliliklerine
göre
herhnagi
bir
problem
gözlemlenmemiş olup test sonuçları Tablo 5.1de
görülmektedir. [4]
Tablo 5.1: Çekme dayanım testi sonuçları
6
5.2 ÖMÜR TESTİ
5. SONUÇ
Araç konseptine göre menteşeler 84000 ila
150000 açma kapama çevrimi ömür testine tabi
tutulurlar.
Bu çevrim sayısı araç tipi ve aracın satılacağı pazara
göre OEM firmalar tarafından belirlenir.
Ömür testleri oda sıcaklığının yanı sıra çeşitli
iklim koşullarını simule edecek şekilde yaratılan
klimatik ortamlarda ve çeşitli sıcaklıklarda
gerçekleştirilir.
Test sorasında menteşelerde fonksiyonel bir
bozukluk ,herhangi bir kırılma ve deformasyon
olmaması beklenmektedir.
Yapılan menteşe tasarımı ömür test bankosu
üzerinde -30 ila +85 °C derece sıcaklıklarda 84000
çevrim açma kapama testine tabi tutulmuştur.
Test sonrasında menteşe gergi kolu ve
yakalayıcı parçalarında herhangi bir kırılma ve
fonksiyon kaybı gözlemlenmemiştir. Test sonrası
parçaların durumu Şekil 19 da gösterilmiştir.
Yapılan yenilikçi tasarımımızda alt menteşenin
üzerinde gergi kolu bulunmakta olup, kilit grubuna
ihtiyaç kalmamıştır. Böylelikle, komponent sayısı ve
bitmiş ürün sayısında çok büyük bir düşüş olmuş ve
OEM firmaları tarafından gergi kolu ve kilidinin
montajlanması için gerekli olan delik, kaynaklı braket,
güçlendirme saclarının maliyetleri ortadan kaldırılmış
bulunmaktadır.
Yeni tasarımın, mevcut tasarımlara göre
fonksiyonel olarak herhangi bir zaafiyeti bulunmamakta
olup aynı işin çok daha az ürün ve montaj zamanı ile
gerçekleştirilebilecektir.
Paket olarak hazırlanan bu tasarım, diğer
müşterilerimiz içinde aynı şekilde kullanılabilir olacaktır.
Kapı ağırlıklarının farklı olmasından kaynaklanan efor
değişiklikleri meydana gelebilecek olup, yakalayıcı
parçasında yapılacak olan geometrik küçük farklar
sonrası aynı sistemin kullanılması gerçekleşecektir.
Tasarım ile ilgili patent çalışmaları başlatılmış olup,
tüm haklarının Rollmech Automotive’ e atanması
beklenilmektedir.
KAYNAKLAR
[1] CatiaV5R18 Software.
[2] HyperMesh User’s Guide,2013
C:\Altairwin64\hw10.1\help\hm\hmbat.htm
[3] Radioss User’s Guide,2013
C:\Altairwin64\hw10.1\help\hwsolvers\hwsolvers.htm
[4] ECE 11-03 Vehicles with regard to door latches and
door retention components
Şekil 19: Test sonrası menteşeler.
Şekil 20: Ömür testi bankosu
7
Download

gergi kolu entegre edilmiş menteşe tasarımı