旋轉(zhuǎn)式車門關(guān)閉力優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉堃，鄭喜霖，韓洋

（1.北京汽車研究總院有限公司；2.北京汽車集團(tuán)有限公司，北京 1 0 1 3 0 0）

旋轉(zhuǎn)式車門關(guān)閉力優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉堃1，鄭喜霖2，韓洋1

（1.北京汽車研究總院有限公司；2.北京汽車集團(tuán)有限公司，北京 1 0 1 3 0 0）

車門作為使用頻率最高的車身開閉件，其開閉的輕便性、靈活性是用戶關(guān)注的重要性能之一。車輛使用過程中，車門關(guān)閉力過大一直是用戶反應(yīng)最多的問題之一。本文首先規(guī)范了關(guān)閉力評價(jià)方法，之后定性分析各因素對關(guān)閉力的影響、通過能量法計(jì)算關(guān)門能量，最后針對車門關(guān)閉力過大問題制定解決方案。

旋轉(zhuǎn)式；車門；關(guān)閉力；優(yōu)化

1 范圍

本設(shè)計(jì)不適用于推拉式滑動(dòng)門、折疊門和具有自動(dòng)吸合功能的車門，旋轉(zhuǎn)式側(cè)開尾門可作參考。

2 概述

2.1 車門系統(tǒng)組成

車門系統(tǒng)一般由車門鈑金總成、車門附件與車門內(nèi)飾組成。

2.2 車門系統(tǒng)主要部件功能簡介

車門鈑金總成主要由車門內(nèi)板、車門外板、防撞梁、窗框加強(qiáng)板、鉸鏈加強(qiáng)板、鎖加強(qiáng)板等焊接而成。車門附件主要包括鉸鏈和限位系統(tǒng)、門鎖系統(tǒng)、玻璃升降系統(tǒng)、密封系統(tǒng)等，直接影響車門的使用性能。車門內(nèi)飾主要包括內(nèi)飾板、芯材、襯墊等組成，其除了用于裝飾車門外，還可以起到隔聲、吸聲、防止灰塵、雨水等作用。

3 術(shù)語和定義

3.1 最小關(guān)閉速度

車輛空載且車窗均關(guān)閉的情況下，讓車輛在水平面上保持駐車狀態(tài)，車門上的A點(diǎn)通過B點(diǎn)位置時(shí)，恰好能使車門關(guān)閉的速度。

3.2 車門靜態(tài)關(guān)閉力

從門鎖與鎖扣接觸位置勻速關(guān)閉車門，直至門鎖完全鎖止所需要的最小關(guān)閉力。

3.3 門框密封條

通過卡口卡接或膠條粘接等方式固定在車門內(nèi)板上的密封條。

3.4 門洞密封條

卡接在門洞止口上的密封條。

4 車門關(guān)閉力評價(jià)

車門關(guān)閉力評價(jià)方法。目前，車門關(guān)閉力評價(jià)方法分為主觀評價(jià)與客觀評價(jià)。主觀評價(jià)是客戶以心理預(yù)期的關(guān)閉力關(guān)閉車門時(shí)，根據(jù)是否關(guān)閉、關(guān)閉程度對車門關(guān)閉力的感受?？陀^評價(jià)以關(guān)閉力的大小來評價(jià)，實(shí)際實(shí)施過程中以“車門最小關(guān)閉速度”進(jìn)行表征。

5 關(guān)閉力影響因素分析

最小關(guān)閉速度可直接反應(yīng)關(guān)門時(shí)最小能量，即最小的關(guān)閉力；靜態(tài)的關(guān)閉力一定程度客觀反映密封力。實(shí)際應(yīng)在保證必要密封力的前提下，控制最小關(guān)閉速度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。車門關(guān)閉的力學(xué)過程，需要克服車門鉸鏈、限位器的摩擦阻力、駕駛室內(nèi)壓縮空氣的氣壓阻力、密封條的壓縮反力以及車門門鎖的阻力等。鉸鏈軸的傾斜角度、零部件的制造精度、裝配等也會(huì)對其產(chǎn)生影響。

5.1 密封條對關(guān)閉力影響分析

（1）車門密封條介紹。車門與門洞止口在設(shè)計(jì)時(shí)保留密封間隙。密封間隙在總裝車間通過車門密封條來密封，其中密封條根據(jù)安裝位置的不同，分為門框密封條與門洞密封條。門框密封條通過卡扣卡接或膠條粘結(jié)在車門內(nèi)板上，門洞密封條通常卡接在門洞止口上。車門密封條不僅可以防止雨水、塵土、風(fēng)、噪音進(jìn)入車內(nèi)，同時(shí)，在車門關(guān)閉過程中還起到緩沖作用。

（2）封條對關(guān)閉力影響。車門關(guān)閉過程中，密封條受到擠壓，密封條變形從而吸收車門關(guān)閉能量。車門密封條吸收的能量越少，關(guān)閉車門所需的能量也就越少。車門關(guān)閉能量不單純同密封條系統(tǒng)吸收的能量成正比，其同整車制造質(zhì)量及車門車身匹配也有很大關(guān)系。調(diào)整密封條的密封力可降低車門關(guān)閉力。①密封條參數(shù)優(yōu)化。當(dāng)車門關(guān)閉力過大，從以下幾個(gè)角度排查密封條相關(guān)因素：第一，實(shí)測密封間隙是否滿足設(shè)計(jì)要求。一般密封間隙的公差是設(shè)計(jì)值±1.0 mm，過大，會(huì)導(dǎo)致車門、噪音，密封失效；間隙過小則會(huì)導(dǎo)致車門關(guān)閉力增大。第二，密封條壓縮負(fù)荷是否滿足設(shè)計(jì)要求。密封條壓縮負(fù)荷規(guī)定了密封條單位長度的密封力，其值越高，反映密封條的壓縮反力越大，關(guān)閉力也越大。②密封條排氣孔影響。適當(dāng)增加排氣孔的直徑和降低排氣孔的間距會(huì)降低關(guān)閉力與靜態(tài)密封力。

5.2 密封間隙對關(guān)閉力影響分析

對應(yīng)密封條位置，車門與側(cè)圍之間的間隙為密封間隙，當(dāng)密封條斷面一定時(shí)，密封間隙直接決定密封條壓縮量，影響關(guān)閉力大小。影響密封間隙的主要因素為車身與車門的制造精度以及車門的裝配精度。

（1）車身與車門的制造精度。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，密封間隙精度一般為±1.0 mm。影響其精度的因素主要包括，車門內(nèi)板密封面輪廓度、側(cè)圍門洞面輪廓度、鉸鏈安裝面輪廓度。

（2）車門的裝配誤差。根據(jù)要求裝配車門鈑金總成，如果車門裝配完成后相對于車身向內(nèi)偏差過多，密封間隙將明顯減小，關(guān)閉力顯著增加；反之，密封條壓縮反力減小，導(dǎo)致車門密封性能降低

5.3 氣阻效應(yīng)對關(guān)閉力影響分析

根據(jù)某公司的相關(guān)研究表明，車門關(guān)閉，空氣阻力所消耗的關(guān)門能量占整個(gè)關(guān)門能量的3 0%～5 0%。所以氣壓阻力對關(guān)閉力有著舉足輕重的作用。

根據(jù)某公司的相關(guān)研究表明，車門關(guān)閉，空氣阻力所消耗的關(guān)門能量占整個(gè)關(guān)門能量的3 0%～5 0%。所以氣壓阻力對關(guān)閉力有著舉足輕重的作用。

（1）氣壓阻力形成原理。在車門關(guān)閉過程中，車門區(qū)域掃過的空氣被瞬間壓入車廂內(nèi)，車廂內(nèi)的氣壓瞬間升高，在氣壓升高的同時(shí)，被擠壓的空氣通過泄壓閥以及車門縫隙流出，但瞬間空氣的壓入量遠(yuǎn)大于空氣的壓出量，使得車內(nèi)氣壓瞬間升高，導(dǎo)致關(guān)門阻力變大。

（2）氣壓阻力的影響因素。氣壓阻力大小：空氣的壓入量與壓出量。 空氣壓入量因素：車門關(guān)閉速度、車門關(guān)閉前的開度、車門尺寸?？諝鈮撼隽恳蛩兀菏芸乜諝庑孤┝俊⒉皇芸乜諝庑孤┝?/p>

（3）氣壓阻力的減少措施。壓入量大于壓出量時(shí)，則車內(nèi)產(chǎn)生氣壓阻力，故減少氣壓阻力的主要途徑為：減少空氣壓入量和增加空氣壓出量。

影響空氣壓入量的3個(gè)因素與汽車的造型設(shè)計(jì)、車門布置等因素有關(guān)，不易更改。可從空氣壓出量考慮改進(jìn)措施：①增加受控空氣的泄漏量。增加受控空氣的泄漏量來減少車門關(guān)閉瞬間空氣阻力的增加，如泄壓閥的面積。②減少不受控空氣泄漏路徑上的阻力。疏通不受控空氣泄漏路徑，減少不受控空氣在泄漏過程中的阻力，減少氣壓阻力。

5.4 車門鉸鏈對關(guān)閉力影響

（1）鉸鏈軸線。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，鉸鏈軸線在x=0平面上的投影與z軸之間的內(nèi)傾角不超過3°；鉸鏈軸線在y=0平面上的投影與z軸之間的后傾角不超過3°。此時(shí)關(guān)閉過程中，因重力勢能輔助，有助于關(guān)閉。但其在開門時(shí)有反作用，不宜太大。

（2）鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。鉸鏈自身存在摩擦扭矩。當(dāng)扭矩過大時(shí)會(huì)影響車門開啟或關(guān)閉的平順性。

（3）同軸度。由于鉸鏈制造或裝配誤差的不同軸，會(huì)增加鉸鏈的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，導(dǎo)致車門關(guān)閉力或開門力增大。一般同軸度要求為φ0.5 mm。

5.5 限位器對關(guān)閉力影響分析

限位器提供給車門2～3個(gè)開關(guān)檔位，且能保證在任意一個(gè)檔位停住。通過調(diào)整限位器臂輪廓可改善限位器對車門開閉的影響。

5.6 鎖對關(guān)閉力影響分析

車門鎖由鎖體與鎖扣組成，車門關(guān)閉過程中，鎖扣與鎖體的接觸后，會(huì)對車門的關(guān)閉產(chǎn)生阻力效應(yīng)。鎖扣接觸到鎖體的瞬間，阻力達(dá)到最大值。

6 優(yōu)化旋轉(zhuǎn)式車門關(guān)閉能量措施

通過能量計(jì)算可知：密封條壓縮量、密封條壓縮特性、密封條長度、車門迎風(fēng)面積、駕駛室容積、車門質(zhì)量、鉸鏈軸線傾角為關(guān)門能量的主要因素。

密封條長度、密封條壓縮量、車門迎風(fēng)面積、駕駛室容積、車門質(zhì)量、鉸鏈軸線傾角一經(jīng)確定，投產(chǎn)后不便更改，所以設(shè)計(jì)之初應(yīng)嚴(yán)格參考對標(biāo)車及相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。

車輛試制或投產(chǎn)后如出現(xiàn)關(guān)門力過大時(shí)，主要通過調(diào)整密封條壓縮特性進(jìn)行改善，如更改密封條材料、優(yōu)化密封條斷面、增加密封條排氣孔數(shù)量、增大排氣孔直徑等。

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