某车型车门关门力优化方法研究

某车型车门关门力优化方法研究
孙龙飞;黄霞;朱琪;李文;胡苇杭;乔支援
【摘要】本文通过控制变量法找出了某车型车门关门力大的关键影响因素,并对关键影响因素进行分析和设计优化,提出了该车型车门关门力大问题的解决方案,降低了关门力,提高了用户操作舒适性,对解决车门关门力大问题有借鉴意义.
【期刊名称】《汽车科技》
【年(卷),期】2017(000)006
【总页数】5页(P13-17)
【关键词】车门;关门力
【作者】孙龙飞;黄霞;朱琪;李文;胡苇杭;乔支援
【作者单位】东风汽车股份有限公司商品研发院,武汉430057;东风汽车股份有限公司商品研发院,武汉430057;东风汽车股份有限公司商品研发院,武汉430057;东风汽车股份有限公司商品研发院,武汉430057;东风汽车股份有限公司商品研发院,武汉430057;东风汽车股份有限公司商品研发院,武汉430057
【正文语种】中文
【中图分类】U463.82
随着用户对车门开闭舒适性要求日益提高，车门开闭舒适性课题正被越来越多的汽车企业所重视，汽车车门关闭力大问题由于影响因素很多，解决起来难度较大，经常困扰着车企。

本文针对某车型后门关门力大的问题进行了分析，列出了影响关门力的8大因素，针对要因进行了优化设计，降低了车门关门力，提高了车门关闭
品质。

车门关门手感应符合用户操作感受，关门力过小会给人关门不牢固的感觉，关门力过大会给人以车辆品质差的感觉。

从用户的使用习惯出发，以车门从最大开启位置到完全锁止位置所需的关门能量来体现关门性能，由于关门能量不便于测量，可以以车门锁扣位置的线速度来等价衡量，即测量车门从最大开启位置到完全关闭位置，车门锁扣位置的最小关门速度。

车门舒适的关门速度一般在0.8～1.3m/s。

某车型因车门关闭力大问题经常被用户抱怨，通过使用关门速度测量仪实际测量，车门最小关闭速度为2.26m/s。

根据车门的开闭特点，车门关门速度主要影响因素见图1：
车门关闭过程中，通过耗能来克服的阻力有：
①接触密封条之前，阻力主要有：限位器摩擦阻力、铰链摩擦阻力、车门重心的位移变化；
②接触密封条滞后，阻力主要有：限位器摩擦阻力、铰链摩擦阻力、车门重心的位移变化、空气压缩阻力、密封条反力、橡胶缓冲块反力、门锁摩擦力。

一般关门阻力的主要影响因素为密封条阻力和客舱空气压缩阻力，二者共占关门阻力的80%以上。

影响车门关门阻力的影响因素很多，为了确定关键影响因素，可通过控制变量法，依次去除不同影响因素，得到各影响因素对关门阻力的占比情况，采用关门速度测量仪（图2）测量车门完全关闭时的最小关门速度。

通过控制变量法测量最小关门速度，可得到各因素对关门阻力的影响比例，分析结果如表1所示：
采用相同的试验方法测量竞品车关门速度，可分别统计出某车型与竞品车型的关门阻力占比情况，如图3所示，根据统计结果可知，车门的密封条反力和车门车体
制造配合精度偏差是关门力大的关键影响因素，应作为重点改进对象。

车门运动从接触密封条到完全锁住这个过程中，挤压密封条要损失一定能量，这部分能量即密封条反力所做的功，一般密封条反力占到车门关门阻力的30%～50%。

车门密封条反力由门洞密封条、车门密封条、挡雨条共同决定，可通过控制变量法测量各密封条对应关门速度，可得到对密封条反力的占比情况，某车型各段密封条对密封条反力的占比情况如图4所示，可以看出左背门车门密封条对密封条反力
的影响最大。

对左背门车门密封条进行分析，依次去除各段，如图5所示，可得车门密封条各
段对密封条反力的占比情况，从结果可知车门密封条1～4段的影响较大，应作为重点优化位置。

理想情况下，可认为车门关闭时门框垂直压缩密封条，且密封条在小变形范围内为线性弹性变形，则可得到密封条反力为：
其中km为密封条弹性系数
L为密封条长度，S为名义压缩量
降低密封条阻力，主要途径是优化密封条非线性特征和减小压缩量S，但都要控制在一定范围内，太小容易导致车门密封性下降，出现漏雨漏风等问题。

密封条非线性特征km优化主要可从密封条截面优化和降低密封条材料的弹性模量km两个方面进行，某车型车门密封条的断面进行优化项目包括：
①密封条泡管增加2道唇边，提升密封效果；
②优化密封条泡管压缩变形方向，合理布置泡管压缩变形空间，减小密封反力；
③取消密封条中部硫化接角，减小密封条反力；
④减小排气孔间距，增加排气孔直径；
⑤优化密封条上下接角断面，增加泡管排气空间，减小密封条反力，如图6：
对密封条的压缩量S进行优化，在保证合理密封条反力的前提下将密封条压缩量
由8.3mm降低至5mm，优化完成后，对优化前后的密封条进行CAE分析，关注
密封条的压缩量-位移曲线变化，如图7所示：
密封条优化前后的密封条压缩量-位移曲线如图8所示：
密封条相对于车门止口间隙不同位置状态下的密封条压缩负荷如表2所示：
门洞止口配合间隙对关闭力的影响主要体现在，车门安装铰链面精度及门洞区域的配合面精度上。

车门铰链安装面变形，可能会导致车门整体向X向偏移；而门洞
区域车门门框变形，可能直接导致车门与车身之间的间隙变小。

使用密封间隙测量仪对车门门洞止口密封间隙进行测量，可确认车门与门洞的配合情况，某车型车门门洞止口密封间隙测量结果如图9所示，结果显示门洞右上方
间隙偏小。

通过对车体焊装精度分析，发现右侧围整体偏后约2mm、门洞止口焊接存在错层等原因导致了门洞右上方密封间隙偏小。

使用密封间隙测量仪对车门止口间隙进行测量，可确认车门与密封止口的配合情况，某车型车门止口间隙测量结果如图10所示，结果显示上部密封间隙偏小。

通过对车体车门焊接总成的检测，发现车门包边处的折边胶料厚为1.5mm且涂布不均匀，导致车门止口密封间隙整体偏小。

根据门洞止口间隙和车门止口间隙的测量结果，对偏差点进行改进优化，具体项目包括：
①测量并调整左右侧围夹具主副定位销，将门洞止口密封间隙偏差控制在±2mm
以内；
②去除车门与密封条配合部位的内外板包边折边胶，控制车门止口间隙偏差在
±2mm以内。

通过对车门密封条断面和车门车体精度的优化，某车型对开门关门速度由
2.26m/s降低至1.42m/s，关门速度明显降低，用户反馈关门手感舒适，与竞品
车型关门力水平相当。

根据对某车型对开门关门力大问题的解决方法，并结合影响关门速度的其它关键控
制点，制定了对开门关门力大问题的再发防止表，如表3所示。

1、通过控制变量法可以快速找出车门关门力大的主要影响因素和关键零件。

2、某车型密封条反力作为车门关门力的最大影响因素，通过优化密封条断面、更改密封条压缩量、增加排气孔直径和数量、优化断面变形特性等方面降低了密封条反力，提升车门了开闭舒适性。

3、门洞止口间隙不稳定也会导致车门关门力大，制造时需重点控制门洞止口间隙值、车门铰链安装面及安装孔尺寸。

4、车门其它零件对车门关门力也有一定影响，可参考再发防止中的关注项对零件的品质进行管控。

曾斌：论文对某车型后车门关闭力大的问题进行了研究，通过控制变量法找出了关门力大的主要影响因素，采取优化密封条断面、更改密封条压缩量、增加排气孔直径和数量、优化断面变形特性等方法降低了密封条反力，同时重点控制铰链安装面等重点部位的制造精度以保证车门门洞止口间隙的稳定性，改进措施实施后，效果明显，客户满意。

文章最后总结出影响车门关闭力的再发防止关键项，对解决相关车型类似问题有一定的参考借鉴意义。

【相关文献】
[1]刘海琳, 车门关闭过程中空气压阻的分析及有效控制, 设计研究, 2012.
[2]杨蕾, 张淑敏, 李应军, 面向最优关门能量的轿车车门设计, 机械制造, 2006.
[3]尹忠, 唐荣平, 裘芝敏, 欧林立, 汽车车门关闭力的计算, 公路与汽运, 2007.
[4]王超, 密封条对车门关闭力影响的试验及结果分析, 研究与开发, 2013.
[5]刘亮, 汽车车门关门力评价方法及影响因素, 企业科技与发展, 2012.。