OTEKON’14
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
26 – 27 Mayıs 2014,
BURSA
ÇİFT EKSENLİ MENTEŞELERİN DAR TOLERANSLARLA ÜRETİMİNE
ALTERNATİF EKSANTRİK PİM KULLANIMI
Özkan Karakoç, Mehmet Erman Yıldız
Rollmech Automotive, Bursa
ÖZET
Çift eksenli menteşeler genellikle ticari araçların 180 dereceden fazla açılması istenen arka kargo kapılarında kullanılıp
kapıyı tutma ve kapının açılmasına klavuzluk etme görevini üstlenirler. Eksen sayısı ve ilgili alt komponentlerin delik
sayısının çokluğundan dolayı çift eksenli menteşeyi bitmiş ürün toleransları içerisinde üretmek güç olduğu için
menteşeye eksantrik pimle ayar imkanı sağlanıp ürün istenilen tolerans içerisine alınabilir. Yapılan bu çalışmada
menteşenin farklı toleranslarda dağılım gösteren alt komponentleriyle toplandığında hangi ölçüde tolerans dışına saptığı
ve eksantrik pim kullanılarak ayar yapılmak suretiyle nasıl tolerans içine çekildiği açıklanmıştır.
Anahtar kelimeler: Menteşe, çift eksenli menteşe, eksantrik pim
ABSTRACT
Two axis hinges are generally used for rear cargo doors which is able to open wider than 180 degree on commercial
vehicles. Hinge holds the door and guides the door until maximum opening angle. Because of number of axis and subcomponent holes, there is low possibility to produce the hinge within finished product tolerance. By using eccentric pin,
there is adjusment opportunity for making hinge within tolerance even with wider sub-component tolerance range. This
study covers hinge finished product tolerance deviation and making hinge within tolerance by eccentric pin adjusment.
Keywords: Hinge, two axis hinge, eccentric pin
1. GİRİŞ
Arka
kargo
kapısı
ticari
araçların
tümünde
bulunmaktadır. Bu kapılar açılma derecelerine göre
farklılık gösteriyor olup genellikle 90°, 180° ve 270° ye
kadar açılan modelleri mevcuttur. Bu farklılığı sağlayan
kapıyı araç gövdesine bağlayan menteşedir. Genellikle
180°’ye kadar tek eksenli menteşe kullanılıp 180°’den
daha fazla açılan kapılar için çift eksenli menteşe
kullanımı gerekmektedir. Hazırlanan bu çalışma çift
eksenli bir menteşenin tasarımını ve çalışma prensiplerini
içermektedir.
Şekil 1 - 90° açılmış kargo kapı örneği
1
2. MENTEŞEYİ OLUŞTURAN PARÇALAR,
MENTEŞE EKSENLERİ VE MENTEŞE
KİNEMATİĞİ
Tek eksenli menteşeler sabit kanat ve hareketli kanattan
oluşuyorken çift eksenli menteşelerde sabit kanatla
hareketli kanadı birbirinden ayıran ve ek eksen yaratan
link parçası da bulunur. Ayrıca parçaları bir arada tutacak
menteşe gövdesi kullanılır. Sabit kanat araç gövdesine
bağlanırken araç kapısı hareketli kanada bağlanır. Link
parçasının bir tarafı hareketli kanada, diğer tarafı sabit
kanada bağlanır. Tüm parçaları bir arada tutmak ve
düzenli biçimde kinematiği sağlamak için menteşe
gövdesi sabit kant ve hareketli kanat ana eksenlerine
montajlanır.(Şekil 5)
Şekil 2- 180° açılmış kargo kapı örneği
Şekil 4 - Çift eksenli menteşe örneği
Şekil 3 - 270° açılmış kargo kapı örneği
Şekil 5 – Çift eksenli menteşe parçaları
2
Çift eksenli menteşelerde bir ana eksen bir de yardımcı
eksen bulunmaktadır. Ana eksen menteşeye ilk hareketi
veren eksendir. Yardımcı eksen ise ana eksenin
hareketiyle birlikte menteşenin tek eksene nazaran daha
fazla açılmasına yardımcı olur.(Şekil 6)
3. KOT ZİNCİRİ ANALİZİ
Menteşe sabit kanattan araç gövdesine bağlanmaktadır.
Daha sonra kapı menteşenin hareketli kanadına hareketli
kanat üzerindeki ve kapı sacı üzerindeki delikler
kullanılarak bağlanır, kapı ayarı yapılır. Kapı ayarı
yapılırken kapının gövde üzerinde bulunan kilidi
karşılaması ve kapı-gövde sacları arasındaki belirli
boşluk değerlerini karşılamasına dikkat edilir.
Şekil 6 - Menteşe eksen takımları
Şekil 8 - Araca konumlandırılmış menteşe görünümü
Aşağıda 200° açılan bir menteşenin kinematik görünümü
verilmiştir. Sabit kanat aracın gövdesine monta edilmiş
biçimde sabit, menteşenin geri kalan parçaları hareketli
konumdadır.
Arac kapısının izin verilen pozisyon değeri içerisinde
montajlanabilmesi için hareketli kanat deliklerinin kapı
sacı deliklerini karşılayabilir pozisyon toleransı içerisinde
olması gerekmektedir. Buna göre hareketli kanat yüzeyi
ve deliklerinin aşağıda gösterilen toleranslar içerisinde
olması gerekmektedir:
Şekil 7 - Kapalı konumdan 200°’ye kadar açılmış
menteşe kinematiği
Şekil 9 – Bitmiş ürün menteşe toleransları
3
Menteşenin alt komponentlerinin fizibil üretim
toleransları dikkate alınıp kot zinciri analizi yapıldığında
+/-1,25 mm olması gereken noktaların 12 mm yer
değiştirebildiği görülmüştür. Aşağıdaki görüntüde sınır
değerde tolerans eklenmiş alt komponentlerle toplanmış
menteşelerin bitmiş
ürün toleransından saptığı
görülmektedir:
Şekil 10 – (+/-) yönde tolerans dışı menteşe ve araç
gövdesi
Menteşenin tolerans dışına sapmasında altı adet ölçünün
aynı derecede büyük etkisi görülmüş olup toplam etkinin
%83’ünü yaratmaktadırlar. (Tablo1)
Bitmiş ürün toleransını etkileyen ana etkenler göz önüne
alınıp sınır değerler için sanal deney tasarımı yapıldığında
tolerans içinde menteşe üretme olasılığının %17 olduğu
görülmüştür.
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
TP
+ -1,04
+ 1,63
+ 2,72
+ -2,03
+ 1,99
+ -2,47
0,8
TP
- 1,08
- -1,55
+ 2,72
- 2,13
- -1,92
- 2,59
5,05
TP
- 1,08
- -1,55
+ 2,72
+ -2,03
+ 1,99
+ -2,47
-0,26
TP
+ -1,04
- -1,55
- -2,55
+ -2,03
+ 1,99
+ -2,47
-7,65
TP
+ -1,04
+ 1,63
- -2,55
+ -2,03
+ 1,99
- 2,59
0,59
TP
- 1,08
- -1,55
+ 2,72
+ -2,03
+ 1,99
- 2,59
4,8
TP
+ -1,04
- -1,55
+ 2,72
- 2,13
+ 1,99
- 2,59
6,84
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
TP Dimension
- 1,08
59
+
+ 1,63
69,23 - -2,55
22,46 - 2,13
8,8
- -1,92
71,57 +
- 2,59
93,15 +
2,96
Total
TP Dimension
+ -1,04
59
- -1,55
69,23 +
- -2,55
22,46 - 2,13
8,8
+
- -1,92
71,57 + -2,47
93,15 +
-7,4
Total
TP
- 1,08
+ 1,63
+ 2,72
+ -2,03
+ 1,99
+ -2,47
2,92
TP
- 1,08
- -1,55
- -2,55
+ -2,03
- -1,92
- 2,59
-4,38
TP
- 1,08
+ 1,63
- -2,55
+ -2,03
+ 1,99
+ -2,47
-2,35
TP
+ -1,04
- -1,55
+ 2,72
- 2,13
+ 1,99
+ -2,47
1,78
TP
- 1,08
- -1,55
- -2,55
+ -2,03
+ 1,99
- 2,59
-0,47
TP
+ -1,04
+ 1,63
- -2,55
- 2,13
- -1,92
+ -2,47
-4,22
TP
+ -1,04
+ 1,63
- -2,55
- 2,13
+ 1,99
- 2,59
4,75
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
TP Dimension
-1,04
59
-1,55
69,23 +
-2,55
22,46
2,13
8,8
1,99
71,57
-2,47
93,15 +
-3,49
Total
TP Dimension
1,08
59
+
1,63
69,23 +
-2,55
22,46
-2,03
8,8
+
-1,92
71,57
-2,47
93,15 +
-6,26
Total
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
TP
-1,04
-1,55
2,72
-2,03
1,99
-2,47
-2,38
TP
1,08
-1,55
-2,55
2,13
1,99
2,59
3,69
TP
1,08
1,63
2,72
2,13
1,99
-2,47
7,08
TP
-1,04
-1,55
2,72
-2,03
-1,92
-2,47
-6,29
TP
1,08
-1,55
-2,55
-2,03
-1,92
-2,47
-9,44
TP
1,08
-1,55
-2,55
-2,03
1,99
-2,47
-5,53
TP
-1,04
-1,55
-2,55
-2,03
-1,92
-2,47
-11,56
TP
1,08
1,63
-2,55
2,13
-1,92
-2,47
-2,1
TP
-1,04
1,63
-2,55
-2,03
-1,92
-2,47
-8,38
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
-
-
Tablo 2 - Sınır değerde tolerans yedirilmiş eksen
ölçülerinin bitmiş üründe neden olduğu sapma
değeri(mm)
Tablo 1 – Aynı tolerans dilimine maruz bırakılmış eksen
ölçülerinin bitmiş ürüne yüzdelik etkisi
4
TP
-1,04
1,63
-2,55
-2,03
1,99
-2,47
-4,47
TP
1,08
-1,55
-2,55
2,13
-1,92
-2,47
-5,28
TP
1,08
1,63
2,72
-2,03
-1,92
-2,47
-0,99
TP
-1,04
-1,55
2,72
-2,03
1,99
2,59
2,68
TP
-1,04
1,63
2,72
2,13
-1,92
-2,47
1,05
TP
-1,04
1,63
2,72
2,13
-1,92
2,59
6,11
TP
1,08
-1,55
2,72
2,13
1,99
-2,47
3,9
TP
1,08
1,63
-2,55
-2,03
1,99
2,59
2,71
TP
1,08
-1,55
-2,55
2,13
-1,92
2,59
-0,22
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
TP
+ -1,04
+ 1,63
+ 2,72
- 2,13
+ 1,99
+ -2,47
4,96
TP
+ -1,04
+ 1,63
- -2,55
- 2,13
- -1,92
- 2,59
0,84
TP
- 1,08
+ 1,63
+ 2,72
+ -2,03
+ 1,99
- 2,59
7,98
TP
- 1,08
- -1,55
+ 2,72
+ -2,03
- -1,92
- 2,59
0,89
TP
+ -1,04
+ 1,63
+ 2,72
- 2,13
+ 1,99
- 2,59
10,02
TP
+ -1,04
- -1,55
+ 2,72
+ -2,03
- -1,92
- 2,59
-1,23
TP
+ -1,04
+ 1,63
- -2,55
+ -2,03
- -1,92
- 2,59
-3,32
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
-
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
+
TP
-1,04
1,63
2,72
-2,03
-1,92
-2,47
-3,11
TP
-1,04
-1,55
2,72
2,13
-1,92
2,59
2,93
TP
1,08
1,63
2,72
2,13
-1,92
2,59
8,23
TP
1,08
-1,55
2,72
2,13
1,99
2,59
8,96
TP
1,08
-1,55
-2,55
2,13
1,99
-2,47
-1,37
TP
1,08
1,63
-2,55
2,13
1,99
-2,47
1,81
TP
1,08
-1,55
2,72
-2,03
-1,92
-2,47
-4,17
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
TP
+ -1,04
+ 1,63
+ 2,72
+ -2,03
+ 1,99
- 2,59
5,86
TP
+ -1,04
- -1,55
- -2,55
+ -2,03
- -1,92
- 2,59
-6,5
TP
- 1,08
+ 1,63
- -2,55
+ -2,03
- -1,92
- 2,59
-1,2
TP
- 1,08
- -1,55
+ 2,72
- 2,13
- -1,92
+ -2,47
-0,01
TP
+ -1,04
+ 1,63
+ 2,72
+ -2,03
- -1,92
- 2,59
1,95
TP
+ -1,04
- -1,55
- -2,55
+ -2,03
+ 1,99
- 2,59
-2,59
TP
- 1,08
+ 1,63
+ 2,72
- 2,13
+ 1,99
- 2,59
12,14
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
Dimension
59
69,23
22,46
8,8
71,57
93,15
Total
+
-
+
+
-
+
+
-
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
+
TP
-1,04
-1,55
-2,55
2,13
-1,92
2,59
-2,34
TP
-1,04
-1,55
-2,55
2,13
1,99
2,59
1,57
TP
1,08
1,63
-2,55
2,13
1,99
2,59
6,87
TP
-1,04
1,63
-2,55
2,13
1,99
-2,47
-0,31
TP
1,08
1,63
2,72
-2,03
-1,92
2,59
4,07
TP
1,08
1,63
2,72
2,13
-1,92
-2,47
3,17
TP
-1,04
-1,55
2,72
2,13
-1,92
-2,47
-2,13
4.EKSANTRİK PİMİN SİSTEMLE
ENTEGRASYONU
Seri üretim şartlarında %17’lik bir olasılıkla ürün
üretmenin riskleri göz önüne alındığında probleme çözüm
getirmek amaçlı eksantrik pim geliştirilmiştir.
Yapılan kot zinciri analizine göre sabit kanat ile hareketli
kanadı birbirine bağlayan link parçasının eksenleri
referans yüzeye göre kaydırıldığında tolerans dışında olan
menteşe tolerans içine çekilebilmektedir.(Şekil 11)
Üretim
esnasında
farklı
toleranslarda
gelen
komponentlerle menteşe toplandığında bitmiş ürün
toleransı istenilen değerin dışındaysa link parçasının
pozisyonu referans poziyona göre ayarlanıp menteşe
tolerans içerisine çekilebilir. Montaj prosesi de göz önüne
alınıp montaj esnasında menteşe üzerinde ayar
yapabilmek için, link eksenleri üzerindeki bir adet düz
bağlantı pimi yerine eksantrik bağlantı pimi
tasarlanmıştır.
Şekil 11 – Link parçası pozisyonun değiştirilmesi
Tablo 2 – devam
Menteşenin seri üretimde %100 tolerans içerisinde
çıkmasını sağlamak için, yapılan analize göre delik
eksenlerinin aritmetiksel olarak +/-0,02’lik, istatistiksel
olarak
+/-0,05
içerisinde
üretilmesi
gerektiği
görülmüştür. Seri şartlarda üretim ve kontrol açısından
söz konusu geometriler üzerinde bu kadar dar toleransla
üretim yapılması zamanlamayı ve maliyeti çok
arttıracaktır.
Şekil 12 – Klasik pim ve eksantrik pim görünümü ve
montaj kesitleri
5
5.GEREKLİ EKSANTRİK KAÇIKLIĞIN
HESAPLANMASI
Menteşede kullanılan alt komponentlerin tolerans
büyüklüğüne göre eksantrik pim üzerindeki eksen
kaçıklığı değişmektedir. Dar toleranslar için daha az
eksen kaçıklığı, daha geniş toleranslar için daha fazla
eksen kaçıklığı gerekmektedir.
Şekil 13 – Link parça pozisyonunun eksantrik pim
ayarına göre yer değiştirmesi
Link parçasındaki pozisyon değişikliği hareketli kanadı
da etkilemektedir. Eksantrik pimle link parçasındaki
pozisyon ayarlandığında tolerans dışında olan delik
pozisyonları tolerans içine çekilebilmektedir.
Şekil 15 – Eksantrik pim
Makaledeki örnek üretim toleranslarına göre gerekli olan
eksantriklik 0,75mm olarak hesaplanmıştır.
Şekil 14 – Eksantrik pimle ayar yapılan tolerans dışı
menteşenin tolerans içine çekilmesi (gri;tolerans dışı
menteşe, yeşil;nominal menteşe)
Şekil 16 – Maksimum bitmiş ürün toleransına göre
minimum eksantriklik hesaplaması
6
5. SONUÇ
Bu çalışmada, çift eksenli menteşelerde alt
komponent toleranslarının bitmiş ürün üzerindeki etkisi
incelenmiş ve dar toleransla çalışmak yerine menteşeye
ayar imkanı veren eksantrik pim çözümü geliştirilmiştir.
6.KAYNAKLAR
1. ASME, 2009, “Dimensioning and Tolerancing”
Y14.5
2. JMP, 2005, “Design of Experiment” Release 6
3. Rollmech Automotive, 2011, “Kot zinciri Analizi”
Şekil 16 - devam
7
Download

çift eksenli menteşelerin dar toleranslarla üretimine