汽車電動滑移門驅(qū)動機構(gòu)策略

曾良才 翟玉峰 王鵬 李濤

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司）

汽車滑移門系統(tǒng)因其獨特的開啟方式，相比傳統(tǒng)鉸鏈旋轉(zhuǎn)門有很多優(yōu)點，例如易于泊車、良好的進出性及方便裝卸貨物等[1]。電動滑移門在滑移門的基礎(chǔ)上集成了電動開啟、關(guān)閉及防夾等功能，以其智能化和自動化而成為中高端豪華MPV的亮點，越發(fā)獲得客戶的青睞。電動滑移門系統(tǒng)中最關(guān)鍵的零件為驅(qū)動單元，它控制著滑移門的開啟與關(guān)閉等動作，驅(qū)動單元目前在整車上可行的布置主要有車身側(cè)圍式、滑移門內(nèi)置式及車身地板式。不同的方案對整車的影響差異較大。文章通過CAE分析及實車測試等方法，對比了3種方案對于整車性能的影響。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)零件組成

電動滑移門系統(tǒng)一般由滑移門鎖系統(tǒng)、滑移門驅(qū)動單元及防夾條等組成。其中滑移門鎖系統(tǒng)包括：內(nèi)把手、前鎖及鎖扣、后鎖及鎖扣、全開鎖及鎖扣以及門鎖中樞機構(gòu)等零件；滑移門驅(qū)動單元包括：驅(qū)動電機、電機控制單元、離合器、拉索或皮帶等零件，且零件之間高度集成。系統(tǒng)示意圖，如圖1所示[2-3]。

1.2 驅(qū)動原理

電機控制單元在接收到外部來自鑰匙、駕駛員頂棚開關(guān)、內(nèi)把手、外把手及B柱開關(guān)等滑移門開閉命令請求后，若整車狀態(tài)符合滑移門開閉運動要求，則系統(tǒng)加載電壓至驅(qū)動電機，電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并依次通過離合器、拉索或皮帶、中支架或下支架等零件，以帶動滑移門開啟或關(guān)閉。

同時在關(guān)閉過程中，若防夾條探測到障礙物，信號觸發(fā)后傳遞給電機控制單元，電機控制單元根據(jù)邏輯判斷控制電機停止或反轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)防夾功能。

2 驅(qū)動單元布置方案

滑移門驅(qū)動單元最終需要將電機動力輸出到中支架或下支架，以驅(qū)動滑移門開啟或關(guān)閉，因此驅(qū)動單元在整車中的位置受到較大限制，且因位置的不同，驅(qū)動單元本身的設(shè)計完全不同。

2.1 車身側(cè)圍式驅(qū)動單元

車身側(cè)圍式驅(qū)動單元，即將驅(qū)動單元布置在C柱和D柱之間車身側(cè)圍內(nèi)部，與中導(dǎo)軌基本處于整車同一高度，如圖2所示。驅(qū)動電機豎直布置，以節(jié)省空間，并和電機控制單元集成在一起，通過拉索連接滑移門中支架，以驅(qū)動滑移門開啟或關(guān)閉。

2.2 滑移門內(nèi)置式驅(qū)動單元

滑移門內(nèi)置式驅(qū)動單元，即將驅(qū)動單元布置在滑移門內(nèi)，根據(jù)驅(qū)動單元在滑移門內(nèi)的位置，選擇通過拉索連接滑移門中支架或下支架，以驅(qū)動滑移門開啟或關(guān)閉，如圖3所示。

2.3 車身地板式驅(qū)動單元

車身地板式驅(qū)動單元，即將驅(qū)動單元布置在B柱和C柱之間的車身地板上，通過拉索或皮帶連接滑移門下支架，以驅(qū)動滑移門開啟或關(guān)閉，如圖4所示。

3 驅(qū)動單元方案選擇對整車的影響

3.1 乘客車內(nèi)空間

圖5示出車身側(cè)圍式驅(qū)動單元布置對車內(nèi)空間的影響示意圖。因為驅(qū)動電機和電機控制模塊的存在，會侵占MPV第3排座椅兩側(cè)各約100 mm的空間，即對雙側(cè)電動滑移門而言，將使第3排車內(nèi)空間減少約200 mm。而滑移門內(nèi)置式和車身地板式驅(qū)動單元布置則不會對車內(nèi)空間產(chǎn)生影響。

3.2 車內(nèi)電機噪聲

圖6示出3種不同驅(qū)動單元方案在滑移門開啟或關(guān)閉過程中，在特定位置乘客能感知到的車內(nèi)噪聲大小對比圖。從圖6可以看到，在人耳敏感的1～3 kHz范圍內(nèi)，車身側(cè)圍式驅(qū)動單元的噪聲對車內(nèi)乘客的影響最大，滑移門內(nèi)置式次之，車身地板式影響最小。

3.3 整車側(cè)撞安全性能

車輛開發(fā)必須滿足國標對側(cè)撞性能的強制法規(guī)要求，在強檢試驗中采用在B柱附近，撞擊物以一定的時速對汽車進行側(cè)面撞擊，以考察相關(guān)區(qū)域?qū)Τ丝偷那秩肓?。車身?cè)圍式驅(qū)動單元距B柱較遠，而車身地板式驅(qū)動單元位于整車較低位置，因此兩者均不會對乘客產(chǎn)生不良影響。表1示出2012 C-NCAP標準51 km/h側(cè)面撞擊試驗滑移門內(nèi)置式驅(qū)動單元對整車安全性能的影響分析。與另外2種方案相比，滑移門內(nèi)置式驅(qū)動單元在第2排座椅附近侵入量達68.1 mm，影響較大。

表1 滑移門內(nèi)置式驅(qū)動單元對側(cè)撞安全性能的影響

3.4 滑移門耐久性能

與車身側(cè)圍式及車身地板式驅(qū)動單元布置相比，滑移門內(nèi)置式對滑移門耐久性能會產(chǎn)生影響。文章分別從滑移門鈑金耐久性能及滑移門下支架滾輪耐久性能方面進行了分析。

3.4.1 滑移門鈑金耐久性能

將驅(qū)動單元布置在滑移門內(nèi)，會使滑移門總成質(zhì)量增加約4 kg。在滑移門耐久過程中，根據(jù)CAE經(jīng)驗，質(zhì)量增加10%，在同樣結(jié)構(gòu)下，會使滑移門應(yīng)力增加約10%。在質(zhì)量增加之前，根據(jù)CAE分析，本項目中滑移門總成最大應(yīng)力為232 MPa，質(zhì)量增加后，應(yīng)力約為255 MPa。圖7示出滑移門鈑金S-N（應(yīng)力幅值-耐久次數(shù)）曲線。從圖7中可以看出，當應(yīng)力增加10%后，疲勞壽命為48 000次，不到之前的一半。

3.4.2 滑移門下支架滾輪耐久性能

通過在實車上進行配重試驗，在0.5m/s和1.0m/s的開門速度下，較基準質(zhì)量（m/kg）分別增加 2，3，4kg，分析了滑移門質(zhì)量增加對下支架導(dǎo)向輪和承重輪沖擊力的影響。

圖8示出滑移門質(zhì)量增加對下導(dǎo)向輪橫向和縱向沖擊力的影響。

從圖8可以看到，在滑移門質(zhì)量增加4 kg的情況下，在0.5 m/s和1.0 m/s的開門速度時，下導(dǎo)向輪受到的橫向沖擊力分別增加約1%和2.6%，下導(dǎo)向輪受到的縱向沖擊力分別增加約82%和12%，但因縱向沖擊力很小，對疲勞壽命的變化影響可以忽略。

圖9示出滑移門質(zhì)量增加對下承重輪橫向沖擊力的影響。從圖9可以看到，在滑移門質(zhì)量增加4 kg的情況下，在0.5 m/s和1.0 m/s的開門速度時，下承重輪受到的橫向沖擊力分別增加約37%和21%。沖擊力的增加，定會對耐久性能產(chǎn)生較大影響。

4 結(jié)論

1）滑移門內(nèi)置式及車身地板式驅(qū)動單元，對車內(nèi)空間無影響，車身側(cè)圍式驅(qū)動單元對MPV第3排車內(nèi)空間單側(cè)侵占約100 mm；

2）在人耳敏感的聲音頻率下，車身地板式驅(qū)動單元車內(nèi)噪聲表現(xiàn)最好；

3）滑移門內(nèi)置式驅(qū)動單元，在車輛側(cè)面碰撞過程中，會使滑移門侵入車內(nèi)較大距離，影響側(cè)撞性能；

4）滑移門內(nèi)置式驅(qū)動單元，會使滑移門鈑金耐久性能降低為原來的一半，使下導(dǎo)向輪和承重輪沖擊力有不同程度的增加。