某重型卡車車門關(guān)閉力分析優(yōu)化

車紅江，樊敏鋒，杜濤，薛增斌

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某重型卡車車門關(guān)閉力分析優(yōu)化

車紅江，樊敏鋒，杜濤，薛增斌

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

隨著重型卡車的發(fā)展，駕駛室舒適性越來越受到用戶的關(guān)注，車門是駕駛室重要的開閉件，車門關(guān)閉力成為用戶關(guān)注的重要性能。文章分析了影響車門關(guān)閉力的因素，通過試驗(yàn)測量，確定了影響車門關(guān)閉力的主要因素，提出了改進(jìn)某重型卡車車門關(guān)閉力的措施，經(jīng)驗(yàn)證，效果良好。

車門關(guān)閉力；影響因素；改進(jìn)措施

引言

隨著重型卡車的發(fā)展，車門的關(guān)閉力越來越受到用戶關(guān)注。某重型卡車在試制階段出現(xiàn)了車門關(guān)閉力大的問題，為了分析車門關(guān)閉力的原因，確保車輛上市后不影響客戶使用，文章從影響車門關(guān)閉力的因素方面進(jìn)行了分析優(yōu)化和驗(yàn)證。

1 影響因素

車門關(guān)閉過程中，要克服車門鉸鏈和限位器的摩擦阻力、車門區(qū)域掃過的空氣阻力、駕駛室內(nèi)部的空氣阻力、密封條的反彈力和車門鎖的阻力等。鉸鏈軸線的傾斜角度也會(huì)對(duì)車門關(guān)閉力產(chǎn)生影響，但因軸線的變更會(huì)牽扯周邊很多零件變更，所以在試制階段不考慮對(duì)此處進(jìn)行優(yōu)化。另外零部件的制造精度和裝配等也會(huì)對(duì)車門關(guān)閉力產(chǎn)生影響。

2 影響因素分析

首先測量鉸鏈及限位器的摩擦阻力，經(jīng)測量其摩擦阻力與競品車型相對(duì)，且滿足指標(biāo)要求。表1是某重卡限位器關(guān)閉檔位力矩與實(shí)際測量結(jié)果對(duì)比。

表1 限位器關(guān)閉檔位力矩與測量結(jié)果對(duì)比表

其次對(duì)門鎖的阻力進(jìn)行分析，車門鎖的阻力與鎖舌的彈簧力和鎖體與鎖扣Y向距離有關(guān)。鎖舌彈簧力過大會(huì)影響車門關(guān)閉力，在試制階段通過微調(diào)彈簧鋼絲直徑來降低門鎖的阻力，通過駕駛室碰撞試驗(yàn)，驗(yàn)證門鎖的慣性載荷是否滿足要求，某重型卡車鎖舌彈簧力減小后，車門關(guān)閉力有改善，駕駛室碰撞試驗(yàn)完成后，從駕駛室外面可以打開車門，慣性載荷滿足要求。同時(shí)，經(jīng)測量鎖體與鎖扣的Y向距離滿足要求。

最后對(duì)駕駛室的空氣阻力及密封條阻力進(jìn)行測量，以分析其對(duì)車門關(guān)閉力的影響。為了量化各因素對(duì)車門關(guān)閉力影響，提供優(yōu)化改進(jìn)方向，我們進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，下面以測量左車門關(guān)閉力為例說明測量方法和工況。

測量前要對(duì)駕駛室總成進(jìn)行檢查，確保駕駛室各零部件裝配正確，間隙面差符合設(shè)計(jì)要求，整車15分鐘淋雨試驗(yàn)和駕駛室氣密性試驗(yàn)通過；車門能夠正常開啟和關(guān)閉，車門可開啟最大角度，鎖扣位置準(zhǔn)確，門鎖二檔能夠正常鎖止。測量方法如下：將壓力傳感器可靠地固定在車門外把手中間位置，車門開啟到最大角度，然后用氣動(dòng)加載裝置施加慣性力，讓車門繞著鉸鏈軸線旋轉(zhuǎn)，若車門能夠完全關(guān)閉，則記錄該慣性力曲線的最大值，多次試驗(yàn)后取算數(shù)平均值（至少3次），依次調(diào)低氣壓至車門不能完全關(guān)閉時(shí)結(jié)束試驗(yàn)，則車門關(guān)閉力為氣壓最小且能完全關(guān)閉時(shí)對(duì)應(yīng)的慣性力值。

測量工況如下：

a）駕駛室內(nèi)部空氣阻力的影響：右車門及車窗玻璃處于關(guān)閉狀態(tài)，左車門開啟到最大角度；右車門處于打開狀態(tài)，左車門開啟到最大角度。

b）密封條的影響：右車門及車窗玻璃處于關(guān)閉狀態(tài)，左側(cè)不裝密封條，左車門開啟到最大角度。

c）排氣閥的影響：右車門及車窗玻璃處于關(guān)閉狀態(tài)，排氣閥拆卸，左車門開啟到最大角度。

試驗(yàn)測量結(jié)果，車門最小關(guān)閉力見表2。

表2 車門最小關(guān)閉力測量結(jié)果

從測量結(jié)果可以看出，駕駛室空氣阻力為89N，門框密封條的反彈力為58N，單向排氣閥貢獻(xiàn)阻力24N。圖1為影響因素占比示意圖。

3 改進(jìn)措施

從測量結(jié)果可以看出，影響車門關(guān)閉力的主要因素是門框密封條和駕駛室內(nèi)部空氣，因此，在試制階段，通過降低密封條的反彈力和駕駛室內(nèi)部空氣阻力是優(yōu)化車門關(guān)閉力的主要途徑。

3.1 降低密封條反彈力的措施

通過優(yōu)化密封條斷面結(jié)構(gòu)和參數(shù)來改善車門關(guān)閉力。

a）測量實(shí)車密封間隙是否滿足設(shè)計(jì)15±1.8mm的要求，密封間隙過大會(huì)導(dǎo)致車門密封、降噪失效，密封間隙過小，會(huì)增加車門關(guān)閉力。經(jīng)測量車門密封間隙滿足設(shè)計(jì)要求。

b）驗(yàn)證密封條壓縮負(fù)荷是否滿足設(shè)計(jì)要求。密封條的壓縮負(fù)荷與密封條的斷面結(jié)構(gòu)、膠料的實(shí)密度緊密相關(guān)。經(jīng)CAE仿真分析發(fā)現(xiàn)原密封條斷面在壓縮變形過程中存在不合理的現(xiàn)象。圖3為某重卡的密封條壓縮過程，圖4為CAE分析發(fā)現(xiàn)的密封條問題。需對(duì)密封條截面形狀及局部壁厚進(jìn)行調(diào)整，以改善壓縮過程中的形變特性。

圖2 密封條壓縮過程

圖3 密封條斷面結(jié)構(gòu)問題

同時(shí)在試驗(yàn)及仿真過程中發(fā)現(xiàn)密封條排氣阻力過大。需適當(dāng)增大密封條排氣孔的孔徑和減小排氣孔的間距來降低密封條的壓縮負(fù)荷。

根據(jù)上面提到的方案對(duì)密封條進(jìn)行優(yōu)化，圖4為某重型卡車門框密封條斷面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)比。

圖4 密封條斷面結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)比

經(jīng)過CAE仿真分析對(duì)比，新方案密封條的壓縮負(fù)荷明顯降低，圖5為改進(jìn)前后密封條壓縮對(duì)比示意圖，圖6為改進(jìn)前后密封條壓縮負(fù)荷曲線，壓縮負(fù)荷相比較原方案降低了31%。

圖5 密封條壓縮對(duì)比示意圖

圖6 密封條壓縮負(fù)荷曲線

3.2 降低駕駛室內(nèi)部空氣阻力的措施

空氣阻力是由于駕駛室內(nèi)部空氣受到擠壓對(duì)車門的氣壓阻力。因此在車門關(guān)閉過程中，加快駕駛室內(nèi)部空氣的排除，減小車門關(guān)閉時(shí)駕駛室內(nèi)部的空氣壓力，從而降低車門關(guān)閉阻力。

圖7 排氣裝置

通常在駕駛室后圍上裝有2個(gè)單向排氣閥，見圖7，它的作用是當(dāng)駕駛室內(nèi)部空氣受到壓縮時(shí)，排除駕駛室內(nèi)部的空氣，可適當(dāng)增大單向排氣閥的排氣面積或者更改排氣閥葉片的布置形式來降低空氣阻力。此處主要是通過將1個(gè)葉片改為4個(gè)葉片來降低打開其所需的排氣壓力。圖8為排氣閥葉片優(yōu)化后的結(jié)果。

圖8 排氣閥葉片更改前后對(duì)比圖

4 效果驗(yàn)證

為了驗(yàn)證改進(jìn)后的效果，需要做試驗(yàn)驗(yàn)證，包括關(guān)閉力對(duì)比試驗(yàn)、整車淋雨試驗(yàn)和駕駛室氣密性試驗(yàn)。把改進(jìn)前后的密封條和排氣閥裝在同一輛整車上，在相同的工況下用同樣的方法測量，經(jīng)試驗(yàn)測量，車門關(guān)閉力由244N降低到165。通過對(duì)10輛份整車15分鐘淋雨試驗(yàn)驗(yàn)證，左右車門沒有發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象，效果良好。改進(jìn)后樣件可以使車門的關(guān)閉力降低79N，改善明顯。

5 結(jié)論

車門關(guān)閉力與整車造型、鉸鏈、限位器和密封條等零件有關(guān)，在整車詳細(xì)開發(fā)階段就要考慮車門關(guān)閉力的問題。在開發(fā)驗(yàn)證階段出現(xiàn)車門關(guān)閉力大的問題，主要通過改善密封條的壓縮特性，調(diào)整單向排氣閥的結(jié)構(gòu)以及改變鎖體彈簧力等措施來體現(xiàn)，同時(shí)也需要借用CAE進(jìn)行仿真分析。本文是對(duì)某重型卡車車門關(guān)閉力優(yōu)化措施的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)其他車型關(guān)門力解決有一定的指導(dǎo)作用。

Analysis and Optimize on Door Close Force of a Heavy-duty Truck

Che Hongjiang, Fan Minfeng, Du Tao, Xue Zengbin

( Shaanxi Heavy Automobile Co., Ltd.. Automotive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710200 )

With the Heavy-duty Truck development, the driver pay close attention to Cabin comfort, the door is very impor -tant movement part, so the door close force is very important performance for driver.This article analysis influencing factors of door close force and make sure the main factors of door close force by test and measure, Proposed improvement measure, the test result is good.

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1671-7988(2018)18-57-03

U463.83+4

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CLC NO.: U463.83+4

車紅江，就職于陜西重型汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.021