车门内护板侧碰性能改善

吕嵩 杨扬

（一汽丰田技术开发有限公司）

随着汽车行业的快速发展，汽车内饰越来越受到人们的重视。车门内护板是汽车内饰中的重要零件，主要由上内护板、下内护板、密封条、通风管道、扶手、拉手、储物盒、门灯、烟灰盒和卡扣等主要部件构成[1]。车门内护板除可装饰车门外，还具有使车门开闭方便、支撑肘腕、降噪、消声、防止车外灰尘进入及防止水浸入等功能，同时，在车辆侧面碰撞时，对乘员的胸、腰、腹部具有一定的保护功能。根据法规要求，在进行侧碰试验时，除了乘员的胸、腰、腹部的受力值处于一定范围外，还要求所有内部构件在脱落时均不得产生锋利的凸出物或锯齿边，以防止增加伤害乘员的可能性[2]。文章通过改善零件系数的方法，改善了某车型的车门内护板侧碰性能。

1 问题解析

某车型进行侧碰试验，侧气囊在展开时，将饰条挤压变形，最后导致饰条断裂，存在伤害人体的风险，如图1所示。

图1 汽车车门内护板装饰条断裂

要解决此问题，有2 个考虑方向：

1）减小碰撞时电镀饰条的变形量。考虑到电镀饰条的变形量是由气囊引起的，减小饰条变形量，需要减小气囊的展开尺寸，但减小气囊的展开尺寸，可能造成对乘员保护失效。

2）减小碰撞时电镀饰条的应力。影响电镀饰条应力的3 个因素为外力、电镀饰条截面系数及材料特性，其中：气囊展开时施加的外力恒定不变；电镀饰条截面系数的更改涉及模具调整，成本较低；材料的变更需要新设模具，成本较高。

综上考虑，选择方向2，通过优化饰条结构，改变电镀饰条的截面系数，从而降低饰条的应力。根据这一思路，进行了气囊展开模拟测量。

在电镀饰条断裂的位置增加测力计，如图2所示。

图2 汽车车门内护板装饰条应力测量示意图

计算得出最大外力为147 N。经过测量得出，装饰条断裂时受力为68.1 N，如图3所示，根据此时的受力值，计算出断裂应力为131 MPa，即电镀饰条在应力小于131 MPa 时不会断裂。测量时需要注意，施力方向要与气囊展开时施力方向相同，从而保证测量的准确性。

图3 汽车车门内护板装饰条拉力测量

2 对策制定及实施

2.1 截面系数计算

根据测量结果可以确认，为了达到气囊展开时饰条不发生断裂的目标，需要在气囊展开时施加147 N的外力下，饰条的应力在131 MPa 以下，经计算，此时饰条的目标截面系数为33.7。

2.2 对策与数据优化

目前产品断裂位置的截面为2.5 mm×15 mm，为达到33.7 以上的截面系数，板厚需增大1.2 mm，此时截面系数为34＞33.7。按照板厚增加1.2 mm 的方案，对数据形状进行结构改善，改善后的数据结构，如图4所示，红色区域为需要增加板厚的区域，黄色区域为避免出现缩痕[3]的过渡区域。

图4 汽车车门内护板装饰条改善后的数据结构

2.3 模流分析

由于增加的板厚超过1 mm，需要进行模流分析，确定注塑工艺的可行性。对优化后的数据进行模流分析，结果显示，如图5所示，当板厚增大到3.7 mm 时，产品表面容易出现缩痕，将会影响外观质量。

图5 汽车车门内护板装饰条模流分析结果（板厚为3.7 mm 时）

根据注塑经验，塑料件的板厚差不能大于1 mm。将板厚调整到3.5 mm 时，再次进行模流分析，如图6所示，分析结果显示，装饰条表面缩痕明显减小，外观不受影响。

图6 汽车车门内护板装饰条模流分析结果（板厚为3.5 mm 时）

3 改善成果

3.1 方案确定

按照将板厚增大到3.5 mm 的方案，进行试制验证。按照同样的加载条件，优化后的零件在断裂时受到的最大拉力为162.8 N，大于气囊展开时的外力147 N，如图7所示。由此可判定，按照此方案进行优化，零件可以满足碰撞性能的要求。因此依据此方案进行设计变更。

图7 汽车车门内护板装饰条改善后断裂受力

3.2 实车与零件外观验证

零件优化后，进行整车实车碰撞试验。试验后，电镀饰条未出现断裂现象，并且整车碰撞合格，满足碰撞法规要求。对改善后的零件外观进行确认，外观未出现缩水现象，判定合格。

4 结论

本次性能改善案通过增大零件的截面系数，大幅提高了产品强度，有效改善了车门护板的侧碰性能，满足法规要求。与以往通过变更材料的方法相比，通过结构变更，增大截面系数的方法同样可以达到改善碰撞性能的要求，且成本更低。在后续项目中，可提前根据输入的外力要求，计算出合理的截面系数，设计零件结构，缩短开发周期和降低成本。