某乘用车车门不易关闭问题分析与改善

黎琦

摘 要：随着我国汽车行业的高速发展，人们对车辆操作舒适性的需求越来越高。本文结合实际案例对车门关门感受的影响要素进行分析，并提供了具有参考意义的改善方案。

关键词：车门关门感受;影响要素分析;改善方案

随着汽车保有量的不断上升，人们对车辆的操作舒适性的需求也越来越高。某车企为了提升顾客体验，会每季度开展市场调研活动，通过问卷调查提车6个月内的顾客的用车感受，分析统计数据，确定体验品质的改善方向，以此为顾客提供更好的产品。在某一期调研中，某大型SUV车型车门不易关闭抱怨较多，较上一期恶化严重，其余中小型车型变化不大但抱怨也较多，属于共性问题，急需制定有效改善对策以提升顾客体验。

1 顾客抱怨增多原因分析

车企内部通过测试关门速度（使得车门得以关闭的最小速度值）作为生产一致性管控标准，查阅该车型近一年的下线测试记录，关门速度均在合格范围内且保持稳定，所以顾客抱怨增多非制造一致性不足导致。随后对调研数据进行细致分析，对比两期调研的时间、地域发现，本期调研较上期气温变低（相差近20℃）是主要差异，温度越低，车门胶条越硬，关门时阻力越大，车门就越不易关闭。

2 关门感受影响要素分析

为了改善顾客的关门感受，从能量变化角度进行分析，顾客关门手感实际为关门时人对车门做的功，做功越多，觉得门越难关，将关门过程中的能量变化过程画出（如图1）可以发现，关门速度并不是影响车门关闭感受的唯一因素。

车门关闭前瞬间的动能，与关门速度、车门质量相关;车门获得的初始动能近似为顾客松手前推力做的功;而中间的运动过程能量损耗则由车门相关设计结构决定。

2.1 关门速度影响要素分析

关门速度主要有两个影响要素：车门内间隙、胶条压缩负荷。车门内间隙越小，关门瞬间侧围门洞法兰边及胶条对车门的反作用力越大，所需的关门速度就越大;同理，胶条压缩负荷越大，关门速度也越大。

对门内间隙、胶条压缩负荷进行FTA分析（如图2）：门内间隙与侧围门洞法兰边精度、车门总成精度、门铰链加强板精度、车门内板孔位精度以及车门铰链精度有关;胶条压缩负荷与胶条材料性质、胶条厚度以及胶条压缩时管壁内空气的排泄速度有关。

2.2 关门过程能量损耗要素分析

关门过程中能量损耗主要受车门相关结构设计影响，如图3所示，能量损耗主要有空气阻力、车门铰链摩擦力、车门限位器摩擦力损耗，同时涉及车门势能、限位器内弹簧弹性势能的能量转换。

2.2.1 空气阻力

相关研究表明：空气阻力所消耗的关门能量占整个关门能量的30%～50%[1]。

气压阻力形成原理：车门关闭过程中，车门区域扫过的空气被瞬间压入车厢内，车厢内气压瞬间升高，在气压升高的同时，被挤压的空气通过排气口以及车门缝隙流出，但瞬间空气的压入量远大于空气的压出量，使得车内气压瞬间升高，导致关门阻力变大[1]。

空气压入量影响因素：车门开度、车门尺寸。车门面积越大，空气压入量越大，空气阻力越大。

空气压出量影响因素：受控空气泄露量（排气口）、不受控空气泄漏量（整车气密性）。排气口越小，气密性越好，空气压出量越小，空气阻力越大。

2.2.2 车门铰链结构

铰链摩擦力：铰链自身制造精度、上下铰链同轴度会对摩擦力有影响，从而影响车门关闭的阻力。

铰链倾角：为了使车门有自动关闭的趋势，铰链轴线应有一定的内倾和后倾角度（一般<3°），在关门过程中车门可以利用自身重力做功，减小关门力;但开门时需克服车门重力做功，会增加开门力。

2.2.3 车门限位器结构

限位器有2至3个档位，关门起始档位不一定，但关门过程都将经过第一档位置，下面均以一档位置进行说明。当车门固定在一挡时，需要一定作用力（过档力）使其跳出这一档位，然后在限位器弹簧弹性势能的作用下继续向前运动。

A点为离开一档后限位器最厚的位置，B点为限位器（最靠近一档位）最薄的位置，B点厚度各车型基本一致，下面分析时视为定值。

（1）原理分析：

①A点厚度hA越大，一档档位越清晰，推出一档所需的力越大，但限位器弹簧储存弹性势能越大，同时hA与B点厚度hB差值越大，弹性势能释放得越多，车门的动能越大，车门关闭成功率越大。

②A点与B点间水平距离XAB越小，弹簧在限位器杆上摩擦的能量损耗越小。

（2）感知差异：

①A点厚度hA越大，关门时初始力越大，车门加速运动，一次关闭成功率越大，主观感受上觉得车门容易关。

②A点与B点间水平距离XAB越大，车门拖滞感越强，车门缓慢运动，常常卡在一级锁位置，感觉门难关和车门重。

综上，限位器的坡度（斜率）越大，车门一次关闭成功率越大，给人的感受越好关。

3 关门感受改善方案检讨

3.1 关门速度改善方案检讨

减小关门速度的主要方法为增大车门内间隙、降低胶条压缩负荷。目前该车型四门及车身精度数据合格且趋势稳定;若将门整体往外调整1 mm，前门与后门、后门与四角窗玻璃/侧围段差会增大到品质基准上限或者超差，影响外观商品性;同时漏水不良率将上升至5%左右，所以增大内间隙不可行。目前胶条压缩负荷均在合格范围，继续降低胶条压缩负荷（例如减薄胶条厚度、更换低密度的胶条材料），会导致胶条回弹力不足，耐久密封效果变差，易产生风噪、漏水风险，导致NVH问题，所以对于现有量产车型此方案不可行，但后续新车型开发时需考虑此因素，优化整体结构设计以做好关门速度与密封性双重保证。

3.2 过程能量损耗改善方案检讨

3.2.1 空气阻力改善

在空气压入量（即车门面积）无法变更情况下，需增大空气压出量，因此可以通过对侧围修模增大排气口面积的方式进行改善，但现有量产车型侧围排气口修模风险大，可能影响生产，暂不变更;该大型SUV即将换代，对其换代车型排气口尺寸进行优化，单个排气口面积增加近68%。

3.2.2 车门铰链结构改善

通过对目前该车型铰链精度测量值分析，铰链精度较高且稳定，当前铰链已经做了一定的内倾，如果继续加大内倾角度则有导致门难开的风险，故暂不对铰链进行变更。

3.2.3 车门限位器结构改善

从之前原理分析可知，增大限位器的坡度可以优化关门感受，但增大坡度会导致车门过档力增大，需取好平衡点，避免引发新的抱怨。经过多轮调整验证，对几款中小型车型进行改善：限位器的限位臂尺寸进行优化（A点厚度增加0.8 mm），同时限位器弹簧线径减小φ0.3，通过减小弹簧对限位臂的压力来减小摩擦损耗，车门关闭感受有明显改善。

因该大型SUV即将换代，故对其限位器进行重新设计进行彻底优化，对限位器的主要优化方向由改变能量转化，变成降低摩擦損耗，在目前的限位器结构下，弹簧是在做滑动摩擦，滚动摩擦的摩擦力远小于滑动摩擦，限位器改成滚珠式结构即可大幅削减摩擦损耗，同时优化限位臂的尺寸，增大坡度，通过实车验证，方案可行，目前该SUV换代车型已经使用滚珠式限位器，经多人评价确认，车门关闭感受有大幅改善。

4 结语

车门关闭感受是一个对顾客操作舒适性影响较大的评价内容，其中涉及的系统较为复杂。本文结合实际发生的案例，梳理了相关影响要素，并通过设计优化取得了良好效果，对其他车型的关门感受优化具有参考意义。

参考文献：

[1]刘堃，郑喜霖，韩洋.旋转式车门关闭力优化设计[J].中国设备工程，2017（4）：57-58.