某車型車門關門力優(yōu)化方法研究

孫龍飛　黃霞　朱琪　李文　胡葦杭　喬支援

摘 要：本文通過控制變量法找出了某車型車門關門力大的關鍵影響因素，并對關鍵影響因素進行分析和設計優(yōu)化，提出了該車型車門關門力大問題的解決方案，降低了關門力，提高了用戶操作舒適性，對解決車門關門力大問題有借鑒意義。

關鍵詞：車門；關門力

中圖分類號：U463.82 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2017）06-0013-05

Abstract： In this paper， The key influencing factors of the closing force of the door were found through the control variables method. And the key factors were analyzed and optimized. The solution to the problem of door closing of the car was put forward and the closing force was reduced and user operating comfort was improved， It is of great significance to solve the problem of door closing.

Key Words： Vehicle door； The closing force

1 前言

隨著用戶對車門開閉舒適性要求日益提高，車門開閉舒適性課題正被越來越多的汽車企業(yè)所重視，汽車車門關閉力大問題由于影響因素很多，解決起來難度較大，經(jīng)常困擾著車企。本文針對某車型后門關門力大的問題進行了分析，列出了影響關門力的8大因素，針對要因進行了優(yōu)化設計，降低了車門關門力，提高了車門關閉品質(zhì)。

2 車門關門力現(xiàn)狀

車門關門手感應符合用戶操作感受，關門力過小會給人關門不牢固的感覺，關門力過大會給人以車輛品質(zhì)差的感覺。從用戶的使用習慣出發(fā)，以車門從最大開啟位置到完全鎖止位置所需的關門能量來體現(xiàn)關門性能，由于關門能量不便于測量，可以以車門鎖扣位置的線速度來等價衡量，即測量車門從最大開啟位置到完全關閉位置，車門鎖扣位置的最小關門速度。車門舒適的關門速度一般在0.8～1.3m/s。

某車型因車門關閉力大問題經(jīng)常被用戶抱怨，通過使用關門速度測量儀實際測量，車門最小關閉速度為2.26m/s。

3 關門力問題要因分析

3.1 車門關門力的八大影響因素

根據(jù)車門的開閉特點，車門關門速度主要影響因素見圖1：

3.2 車門關閉過程中的受力特點

車門關閉過程中，通過耗能來克服的阻力有：

①接觸密封條之前，阻力主要有：限位器摩擦阻力、鉸鏈摩擦阻力、車門重心的位移變化；

②接觸密封條滯后，阻力主要有：限位器摩擦阻力、鉸鏈摩擦阻力、車門重心的位移變化、空氣壓縮阻力、密封條反力、橡膠緩沖塊反力、門鎖摩擦力。

一般關門阻力的主要影響因素為密封條阻力和客艙空氣壓縮阻力，二者共占關門阻力的80%以上。

3.3 某車型車門關閉阻力的分布情況

影響車門關門阻力的影響因素很多，為了確定關鍵影響因素，可通過控制變量法，依次去除不同影響因素，得到各影響因素對關門阻力的占比情況，采用關門速度測量儀（圖2）測量車門完全關閉時的最小關門速度。

通過控制變量法測量最小關門速度，可得到各因素對關門阻力的影響比例，分析結果如表1所示：

采用相同的試驗方法測量競品車關門速度，可分別統(tǒng)計出某車型與競品車型的關門阻力占比情況，如圖3所示，根據(jù)統(tǒng)計結果可知，車門的密封條反力和車門車體制造配合精度偏差是關門力大的關鍵影響因素，應作為重點改進對象。

4 密封條反力的設計優(yōu)化

車門運動從接觸密封條到完全鎖住這個過程中，擠壓密封條要損失一定能量，這部分能量即密封條反力所做的功，一般密封條反力占到車門關門阻力的30%～50%。

4.1 密封條反力的要因確定

車門密封條反力由門洞密封條、車門密封條、擋雨條共同決定，可通過控制變量法測量各密封條對應關門速度，可得到對密封條反力的占比情況，某車型各段密封條對密封條反力的占比情況如圖4所示，可以看出左背門車門密封條對密封條反力的影響最大。

對左背門車門密封條進行分析，依次去除各段，如圖5所示，可得車門密封條各段對密封條反力的占比情況，從結果可知車門密封條1～4段的影響較大，應作為重點優(yōu)化位置。

4.2 密封條反力的解決對策

理想情況下，可認為車門關閉時門框垂直壓縮密封條，且密封條在小變形范圍內(nèi)為線性彈性變形，則可得到密封條反力為：

F=km×L×S

其中km為密封條彈性系數(shù)

L為密封條長度，S為名義壓縮量

降低密封條阻力，主要途徑是優(yōu)化密封條非線性特征和減小壓縮量S，但都要控制在一定范圍內(nèi)，太小容易導致車門密封性下降，出現(xiàn)漏雨漏風等問題。

密封條非線性特征km優(yōu)化主要可從密封條截面優(yōu)化和降低密封條材料的彈性模量km兩個方面進行，某車型車門密封條的斷面進行優(yōu)化項目包括：

①密封條泡管增加2道唇邊，提升密封效果；

②優(yōu)化密封條泡管壓縮變形方向，合理布置泡管壓縮變形空間，減小密封反力；

③取消密封條中部硫化接角，減小密封條反力；

④減小排氣孔間距，增加排氣孔直徑；

⑤優(yōu)化密封條上下接角斷面，增加泡管排氣空間，減小密封條反力，如圖6：endprint

對密封條的壓縮量S進行優(yōu)化，在保證合理密封條反力的前提下將密封條壓縮量由8.3mm降低至5mm，優(yōu)化完成后，對優(yōu)化前后的密封條進行CAE分析，關注密封條的壓縮量-位移曲線變化，如圖7所示：

密封條相對于車門止口間隙不同位置狀態(tài)下的密封條壓縮負荷如表2所示：

5 門洞止口配合間隙優(yōu)化

門洞止口配合間隙對關閉力的影響主要體現(xiàn)在，車門安裝鉸鏈面精度及門洞區(qū)域的配合面精度上。車門鉸鏈安裝面變形，可能會導致車門整體向X向偏移；而門洞區(qū)域車門門框變形，可能直接導致車門與車身之間的間隙變小。

5.1 門洞止口間隙偏差要因確定

使用密封間隙測量儀對車門門洞止口密封間隙進行測量，可確認車門與門洞的配合情況，某車型車門門洞止口密封間隙測量結果如圖9所示，結果顯示門洞右上方間隙偏小。通過對車體焊裝精度分析，發(fā)現(xiàn)右側圍整體偏后約2mm、門洞止口焊接存在錯層等原因導致了門洞右上方密封間隙偏小。

使用密封間隙測量儀對車門止口間隙進行測量，可確認車門與密封止口的配合情況，某車型車門止口間隙測量結果如圖10所示，結果顯示上部密封間隙偏小。通過對車體車門焊接總成的檢測，發(fā)現(xiàn)車門包邊處的折邊膠料厚為1.5mm且涂布不均勻，導致車門止口密封間隙整體偏小。

5.2 門洞止口間隙偏差的解決對策

根據(jù)門洞止口間隙和車門止口間隙的測量結果，對偏差點進行改進優(yōu)化，具體項目包括：

①測量并調(diào)整左右側圍夾具主副定位銷，將門洞止口密封間隙偏差控制在±2mm以內(nèi)；

②去除車門與密封條配合部位的內(nèi)外板包邊折邊膠，控制車門止口間隙偏差在±2mm以內(nèi)。

6 關門力改善后效果

通過對車門密封條斷面和車門車體精度的優(yōu)化，某車型對開門關門速度由2.26m/s降低至1.42m/s，關門速度明顯降低，用戶反饋關門手感舒適，與競品車型關門力水平相當。

7 再發(fā)防止關注項

根據(jù)對某車型對開門關門力大問題的解決方法，并結合影響關門速度的其它關鍵控制點，制定了對開門關門力大問題的再發(fā)防止表，如表3所示。

8 結論

1、通過控制變量法可以快速找出車門關門力大的主要影響因素和關鍵零件。

2、某車型密封條反力作為車門關門力的最大影響因素，通過優(yōu)化密封條斷面、更改密封條壓縮量、增加排氣孔直徑和數(shù)量、優(yōu)化斷面變形特性等方面降低了密封條反力，提升車門了開閉舒適性。

3、門洞止口間隙不穩(wěn)定也會導致車門關門力大，制造時需重點控制門洞止口間隙值、車門鉸鏈安裝面及安裝孔尺寸。

4、車門其它零件對車門關門力也有一定影響，可參考再發(fā)防止中的關注項對零件的品質(zhì)進行管控。

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