汽車門護板設計研究及探索

樊友嗣 李小棟

（神龍汽車有限公司，湖北 武漢430056）

1 概述

隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車座艙系統(tǒng)的感知質(zhì)量以及智能化提出了更高的要求。因此，汽車制造商在產(chǎn)品開發(fā)過程中，花費了更多時間和精力去滿足乘客舒適性、美觀性等方面的要求。汽車座艙系統(tǒng)裝飾件主要包括儀表板總成、門護板總成等。在此介紹的是門護板總成的設計與工藝。

2 門護板總成的法規(guī)要求

產(chǎn)品的設計開發(fā)是將產(chǎn)品的概念轉化成實際產(chǎn)品的過程，產(chǎn)品的概念應滿足顧客要求，否則產(chǎn)品將沒有市場。同時，產(chǎn)品的設計概念應該符合法律法規(guī)的要求，否則產(chǎn)品必將被封殺。因此，在設計階段應考慮整個產(chǎn)品生命周期中所涉及的法律法規(guī)。

表1

3 門護板的功能要求

門護板總成的主要功能是對車門鈑金進行裝飾，與門護板以及座椅裝飾風格進行協(xié)調(diào)一致，增加座艙系統(tǒng)的內(nèi)部儲物空間。同時，在車輛發(fā)生側碰時，能起到一定的碰撞吸能作用，以減少座艙成員被傷害的可能。門護板總成通常有門護板上體、門護板中體、門護板下體等零部件組成。具體產(chǎn)品構成如圖1 所示。

圖1

3.1 門護板吸能器覆蓋區(qū)域的說明

為確保整車側碰性能滿足要求，門護板總成設計時應該滿足以下關鍵設計尺寸控制要求。門護板設計開發(fā)應該遵守ECE95，CNCAP 和CE96/27 法規(guī)要求。門護板在整車試驗前后，門護板總成及其子零部件不應該脫接，產(chǎn)品飛濺物的總克重不能超過2g。

在側面侵入性試驗完成后，在ECE21 方向上座艙內(nèi)表面不能有尖銳突出的尖角，側部胸部安全氣囊區(qū)域門護板和門里鈑金之間的連接應該結實，門護板總成卡接結構不能有斷裂，門護板總成在試驗中不能影響胸部安全氣囊的爆破功能要求。

圖2

表2

3.2 門護板的剛性要求

門護板總成固定在模擬不可變形的門內(nèi)鈑金的剛性支架上，整個雜物盒支撐在剛性面板上，用剛性碰撞物模擬假人的骨盆或腹部來橫向碰撞門護板。試驗結束后，門護板總成應該無任何斷裂，骨盆、腹部和胸部應該達到設計規(guī)定的目標區(qū)域設計要求。

3.3 門護板總體模態(tài)的檢測要求

將門護板總成固定在支架上，支架本身的模態(tài)應該大于100Hz。通過激振器檢測零件本身的模態(tài)。試驗結束后，門護板總成的模態(tài)值應該小于40Hz。

3.4 門護板總成異常力

門護板總成安裝在剛性支架上，以150mm*30mm 的剛性平面壓在門護板總成中心區(qū)域，Z 向施加50DaN 壓力，速度為100+/-10mm/min。常溫狀態(tài)下要求Z 方向動態(tài)變形≤10mm；Y方向動態(tài)變形≤4mm，試驗結束后Z 方向殘余變形≤2mm；Y 向殘余變形≤1mm 外觀上無斷裂或開始斷裂的趨勢。高溫狀態(tài)下要求試驗結束后Z 方向殘余變形≤2mm；Y 向殘余變形≤1mm外觀上無斷裂或開始斷裂的趨勢。

3.5 門護板總成耐久性

門護板總成固定在模擬整車環(huán)境的剛性支架上，在150mm*30mm 的面積上施加10daN 額外力，持續(xù)10 秒鐘，頻率為3 循環(huán)/分鐘。要求在常溫中進行5000 個循環(huán)，60 度高溫進行500 個循環(huán)，-30 度低溫進行500 個循環(huán)。試驗結束后要求殘余變形小于2mm，零件無斷裂、變形、損壞，同時不能出現(xiàn)間隙或者噪音問題。

3.6 門護板總成耐沖擊性

門護板完成4AF 循環(huán)試驗后，再將零件安裝在整車環(huán)境中，把門護板總成安裝在沖擊試驗臺上，進行相關耐久性試驗。在連續(xù)完成50000 次循環(huán)后，門護板不允許出現(xiàn)松動、斷裂、損壞、移位等質(zhì)量問題。同時，對前后門總成還需要進行過載沖擊試驗，10 個閉合循環(huán)，開關門速度為2.5m/s 后，門護板總成可以通暢開啟和關閉。

4 門護板總成的內(nèi)外部接口管理

4.1 與儀表板總成配合關系

汽車的內(nèi)飾門板總成與儀表板總成之間應該保證間隙的均勻性，提高座艙系統(tǒng)的感知質(zhì)量和風格。同時，門護板總成屬于運動部件，因此門護板總成周邊間隙應該綜合考慮車門關閉狀態(tài)和車門開啟過程中不能同周圍環(huán)境件干涉。通常情況，門護板總成應該比儀表板總成外表面低近約2mm，儀表板總成和門護板總成之間間隙應該控制在6+/-4mm，如圖3 所示。

圖3

4.2 與門內(nèi)鈑金的配合關系

門護板總成和門內(nèi)鈑金周邊配合區(qū)域，為保證良好的感知質(zhì)量，避免周邊鈑金外漏，一般將門護板總成周邊做一個小沉臺的翻邊，用于遮擋周邊的間隙。同時，為確保門護板總成的固定可靠性，門護板總成周邊卡扣之間間隙應該小于250mm。

4.3 與內(nèi)開啟手柄的布置安裝

內(nèi)開啟手柄布置應該方便操作，對照座艙假人H 點應該布置在X 方向上介于350mm 到550mm 之間的區(qū)域。同時，需要考慮到一些產(chǎn)品安裝運動方面的問題。一般來說，內(nèi)開啟手柄和上體高度的距離應該大于100mm，在X 和Z 方向上下可以浮動，通過基板或者裝飾條進行定位。為保證內(nèi)開啟手柄的操作空間，手柄長度應該大于50mm。

4.4 與玻璃升降器的布置安裝

玻璃升降器開關布置應該滿足人機工程學要求，避免和人體肘部接觸，最佳布置位置應該放在座艙假人H 點在X 方向的340mm 到500mm 之間的區(qū)域。

4.5 與扶手以及拉手盒的布置安裝

扶手的布置要求高度及前后位置合適，使駕駛員或乘客手臂得到放松。為使駕駛員或乘客手臂舒適，扶手的總寬度需要大于60mm，平面區(qū)域大于40mm。扶手的傾斜角度應該小于6度。

4.6 與地圖袋的布置安裝

地圖袋的布置通常會受到造型的影響，但是雜物盒的體積設計過程中需要評估儲物的便利性。通常需要保證至少可以正常放入一個礦泉水瓶的空間。

4.7 與座椅總成的配合關系

汽車內(nèi)飾門板總成應在座椅的整個行程中保持足夠的間隙，當作一側面布置有作一調(diào)節(jié)按鈕時，應留有足夠的人手操作空間用來操作旋鈕調(diào)節(jié)座椅；同時，門飾板總成的扶手、座椅以及副儀表板的扶手，其高度和傾斜度應滿足人機要求。

5 門護板總成的生產(chǎn)工藝

5.1 普通注塑工藝

注塑成型是把熔融態(tài)塑料注射到密閉的模腔內(nèi)，經(jīng)過冷卻成型開模后定出，而得到所需的塑料產(chǎn)品。

5.2 陽模吸塑成型工藝

陽模吸塑成型是將PVC 片材經(jīng)過加熱后，放入到真空成型模具中，通過真空吸復的方式來成型表皮零件。

5.3 陰模吸塑成型工藝

陰模吸塑成型是將不帶皮紋的片材放置在陰模成型腔內(nèi)，通過真空吸附片材的方式與模具型腔進行接觸成型，通過模具型腔的內(nèi)表面去實現(xiàn)PVC 表面皮紋的效果。

5.4 搪塑成型工藝

將PVC 粉末倒入開口的中空模具內(nèi)，達到規(guī)定的容量后，模具與粉末盒聯(lián)接并充分旋轉，通過不斷的模具旋轉和加熱，使原料在模具型腔內(nèi)變成凝膠，經(jīng)過一定的時間和溫度的保壓，形成所需的產(chǎn)品。

5.5 聚氨酯（PU 噴涂）

聚氨酯（PU）噴涂工藝是將含有固化劑的樹脂和含有引發(fā)劑的樹脂在機器人的自動控制下按一定的比例從槍頭均勻噴涂到模具中，經(jīng)過一段時間的塑化后，在產(chǎn)品的外表面產(chǎn)品一層多孔性彈性體的PU 表皮。

6 結論

隨著未來我國電動汽車不斷的發(fā)展，座艙系統(tǒng)智能化必將是未來新的發(fā)展趨勢。所以對于汽車門護板的設計，不僅僅需要滿足產(chǎn)品外觀和使用功能的要求，要更加注重產(chǎn)品的輕量化和新工藝以及新技術的應用。