汽车车门闭合力的控制

汽车车门闭合力的控制

作者：冯先敬

来源：《中国新技术新产品》2019年第23期

摘; 要：随着汽车技术的不断发展，汽车各项性能指标也在不断提高，能否舒适地开关车门已成为衡量汽车质量的重要标准之一。车门关闭力是乘客门系统性能的重要参数。这取决于门是否以不同的速度可靠地关闭以表征车门系统的性能。在乘用车的评估中，门的初始速度通常由手产生，然后检测门关闭之前的最终速度值，并且车门可靠的关紧所需要的最小的速度和车门关闭需要的最少的压力来表征车门的综合性能。

关键词：车门闭合力;控制;影响因素

中图分类号：U463; ; ; ; ; 文献标志码：A

车门的开启和关闭是车辆使用者最常见的动作之一，因此车门关闭力的大小直接影响乘客对车辆品质的判断。关门力问题一直是国内汽车企业自主研发设计开发的弱点项目。有效解决关门力问题是如今各大汽车企业迫切需要解决的问题。

1 车门关闭过程中需要克服的阻力

在接触密封条之前：空气阻力，限制器摩擦，铰链摩擦，门的重心提升等。

与密封条接触后：空气阻力，限制器摩擦，铰链摩擦，门的重心提升，密封条的反作用力，锁和锁扣的摩擦，气流排气的能量消耗，限位块等。

2 影响车门闭合力的因素

2.1 密封胶条的影响

在门的打开和关闭期间，密封条被连续挤压，从而产生作用在门和密封条的配合位置上的反向力。密封条对门的关闭力的影响来自门上的反向力所做的功。该反向力的大小主要由条带本身的非线性特性和压缩量决定。密封胶条的非线性特性取决于材料的横截面设计和压缩 - 载荷变形曲线（CLD曲线），密封胶条的压缩量取决于门与侧壁之间的配合间隙（内部间隙）和密封胶条带本身的横截面设计。

2.2 门和车身的制造精度

对关闭力的影响主要体现在门铰链的安装表面的精度和门开口区域的匹配表面精度上。门铰链安装表面的变形可能导致门整体向Y向内移向，无论是车身脊线的变形还是门框的变

形，都可能直接导致车门和车体间的间隙变小。在正常情况下，门铰链安装表面的精度要求在±0.5 mm以内，门开口面积精度控制在±1.0 mm以内。

2.3 空气抗压性

关闭门的过程类似于腔压缩过程。假设汽车的驱动空间中的空气是理想的气体，门在关闭压缩过程中温度不会升高，并且驱动空间中的空气质量不会改变。根据理想气体状态方程，如果想降低空气阻力，要减少门关上后门上的气压和大气压之间的差异。在工程中，这通常通过在车身内部添加设计单向通风口来实现。

2.4 门重力冲击

当门被设计成弧形或由于铰链螺母孔在实际生产过程中的位置偏离而使门倾斜时，门的重量将被引导到门的外侧，使得门在关闭过程中遇到阻力。当铰链轴与Z轴成角度α并且是弧形时，门重G可以分解成在由铰链轴和重心形成的平面中平行于铰链轴的分力F，并且分力垂直于轴 - 重心平面并指向外的分力：F'。 F垂直于门关闭方向，在关门过程中不起作用，对门关闭没有影响;然而，F'与门关闭方向相反，并且作用在门上以防止门关闭。重力分解F'=Gsinα，外倾角α越大，闭合阻力F'越大。相反，如果门设计成向内倾斜的形式，重力就可以帮助门关闭。

2.5 车门限位器、铰链及门锁的影响

车门关闭时候的阻力主要体现在克服机械阻力，限位器和门锁需要克服的阻力最大。门挡通常分为2～3个齿轮。在每个档位处，门相对处于紧密位置使其敞开。当需要通过齿轮时，必须提供一定的力。此外，门锁和锁将在接触过程中产生摩擦阻力。如果门锁锁眼与锁扣不能处于同一高度位置，则在关门过程中会发生打锁现象，关闭力会增大，严重时可能会导致车门无法正确关闭。铰链对闭合力的影响主要来自铰链的2个支架连接轴的摩擦力，并且当上铰链轴和下铰链轴不平行时摩擦力增大。在门铰链强度弱的情况下，这个问题非常明显。

3 门关闭力评估装置

门关闭力的轻重将会影响到汽车的总体质量。对于门关闭力的有效评估是给与门质量以保证的措施。评估的方法一般是计算从门洞的最大角位置到门关闭位置的整个过程中需要消耗的能量。考虑到在关闭门的整个过程中所需的能量，它可以等效地通過门锁段的线性速度来测量，在门打开的初始位置处，用手生成的关门的初始速度值，然后以关闭之前门的和最小速度极限速度值，然后来确定关闭门所需的最小速度和门不良关闭时所需的最小速度。

4 门关闭力的测量原理

当用手关闭门时，门获得围绕门轴线的初始角速度，然后在轴系统的阻力下产生反向角加速度，并且角速度逐渐减小。测量角加速度可间接测量门轴系统的阻力偶。简单地说，半导体激光器用作点光源并打出光电，并且记录激光束通过门的某个点的时间间隔以测量门速度。在我们的制造过程中涉及更多关闭力的因素如下。1）门中间隙的大小：如果内间隙过小，则闭合力过大，内部间隙过大，导致整车密封性差。2）门铰链同轴度：上铰链和下铰链之间的同轴度差异过大会使门关闭困难，通常上下铰链的同轴度小于0.8°。3）密封条的横截面尺寸：密封条的横截面太大，导致门的关闭不良。4）密封条的硬度：密封条的压缩载荷太大，导致门的关闭不良。一般要求是：7.5±1.5 N / 100 mm。

5 根据影响因素整改车门闭合力方法

定义组装标准，确保车身外部间隙和表面差异符合设计要求。主要从3个方面进行调整。1）在关闭状态下，测量门与侧壁面的差异，不合格的位置需要调整门，以确保间隙面的差异设定书的要求。2）在关闭状态下，测量车门框架上橡胶条安装位置侧壁与门内间隙，不合格位置，调整侧边钣金零件边缘，确保内部间隙符合（13±1）mm的要求;第三是更换门封和门框条。当门密封条和门框条带制造商交付零件时，需要压缩载荷测量报告，测量结果需要满足模式要求。

确定门内板和侧板外板的橡胶条安装和压缩表面，并将其放入冲压单件检查台进行控制。更换内板组件焊接夹具上的螺母孔，校准定位销的位置精度，确保通过。编制固定装置的校准时间表以控制固定装置的准确性和更换可消耗部件。采取上述措施，确保所有物品得到整改，并制成一套车身和检查门。完成后，再次发送车身进行白光扫描，内部间隙符合率≥85%。将汽车配件总装配跟线以后测量门的关闭力。左侧为0.91 m/s，右侧为0.96 m/s，符合设计要求。

6 门关闭力相关控制点

6.1 门间隙尺寸

业界一般需要12 mm～16 mm，该公司需要12 mm～14 mm，间隙太高，带材的高度太高，压缩量，压缩效果，不耐用，而且间隙太小，公差太大，关闭力量控制不好。

6.2 门组装

门组装过程中存在装配偏差。难以确保上铰链和下铰链的同轴度，这导致在门的打开和关闭期间产生了额外阻力。通常来说，上铰链和下铰链需要具有0.8°的同轴度。对于铰链轴，在公差范围内，轴线向门外倾斜闭合力大，密封效果次之。通常建议将内倾角控制在1°～3°。但是，由于冲压件制造，门组件压制和铰链组件一致性的工艺问题，我公司需要对门间隙进行二次调整，进行1/20抽样检查并记录数据报告。