汽车前保下垂研究

尹雪松 李铁 赵秀侠 储伟 丁宏伟 刘守伟 程宗乔

摘 要：本文针对汽车前保下垂这一现象进行研究，总结了影响前保下垂的几个因素，为后续车型问题改进提供依据。

关键词：前保下垂;问题改进

1 引言

汽车保险杠是吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。汽车前保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。目前轿车的前保险杠以塑料为主，人们称为塑料保险杠。鉴于塑料特性，尺寸稳定性差，容易变形，以及前保自身安装点为悬臂结构等因素，造成了前保与发盖间隙不满足尺寸定义要求，本文针对于前保下垂这一现象进行分析，找出具体原因，为后续车型问题改进提供依据。

2 现状

前保险杠格栅亮条与发动机盖的主流配合形式，存在以下两种结构形式：“天包地”和“对接”，此两种结构受塑料保险杠及车身结构特性的影响，均出现不同程度下垂现象，导致前保险杠与发动机盖、前保险杠与前大灯的间隙等不满足产品设计的定义要求，即顾客最终在市场上看到的俗称“龇牙咧嘴”的现状，影响汽车外观，最终影响车辆的销售。本文针对奇瑞内部代号为T1D/T1C车型的前保下垂现象展开一系列的原因分析、驗证、数据采集及最终解决方案的实施等，并为后续车型设计提供建议结构。

3 原因调查分析及验证

3.1 数据采集

※T1C项目的前保险杠格栅亮条与发动机盖匹配后的间隙数据采集

※T1D项目的前端系统下垂验证数据采集

对以上两个车型采集的数据进行分析，T1C项目经过动态路试50KM后，前保险格栅亮条下沉，两个端头间隙变化最大，最大变化1.5mm;T1D项目装配前保险杠后，前保险杠与发动机盖的间隙超差DTS定义值1.3mm左右，两个车型的前保险杠均出现下垂现象。

3.2 原因调查及分析

3.2.1前保险杠格栅安装点车身结构影响

对其前保险杠格栅安装点对应的车身安装支架进行分析，两个车型的支架均为悬臂结构且Z方向为搭接结构，不可调整;强度及实际制造后的尺寸不能满足装配要求，排查如下：

同时对T1D项目的车身支架强度从CAE理论计算及实物进行了验证，CAE理论计算结果为（下图1）：P3/P5点刚度最弱，其次为P1/P7点;此四点均为前保险杠上格栅总成在车身上X方向最前端的安装点，因此其刚度的大小，在前保险杠系统下垂的影响因素中起到至关重要的作用，通过它的支撑刚度来适当弥补保险杠塑料件特性带来的下垂风险。

3.2.2 前保险杠格栅总成塑料特性

塑料前保险杠格栅安装总成自身的结构强度，决定着外饰与车身装配后呈现的间隙&面差匹配的效果;排查结果如下：

※前保险杠上格栅总成非一体件，结构软，易翻折拉长;安装点到其造型最边缘长度达到214mm;悬臂长度的比例达到1：1.6倍。

※前保险杠格栅总成自身结构强度偏软，格栅与前保本体缺少连接紧固点，不满足匹配需求;

3.3 对策实施及实车验证

此问题暴露在实车阶段，综合考虑项目的开发成本及周期，只能在现有结构的基础上采取最小的结构优化，保证项目的开发周期、成本和最终的外观匹配质量。

3.3.1对策实施

前保险杠格栅安装点对应的4个车身安装支架及托起前保险杠本体的2个中支架在Z向均抬高2mm，偏离理论设计状态，形成过程工艺数据并对其数据进行固化;后期尺寸维护参照固化后的值执行。

※前保险杠格栅安装点对应的车身安装支架X向加长40mm设计，由原来的99mm设计为140mm，缩小悬臂比例;通过车身支架托起前保险杠自身的重量，减小前保险杠塑料件偏软特性带来的下垂影响。

※前保险杠格栅总成自身结构加强，并在格栅与前保本体之间增加连接紧固点，保证自身结构强度满足匹配需求。

3.3.2实车验证

通过以上措施的体现，对T1C/T1D项目进行验证数据分析结论后如下：

※50km高温状态，间隙变大且最大变化量为0.8mm;拆除气弹簧，间隙略回缩，最大影响量0.3mm;

※50km高温状态，平度变大且最大变化量为0.6mm;拆除气弹簧，平度基本恢复，最大影响量0.8mm;

※冷却后，间隙平度变化在0.3mm内。

综上冷车与热车状态下，最终的前保险杠与发动机盖、前大灯、翼子板之间配合的间隙&面差均满足产品设计状态和DTS要求，呈现完美的整车匹配外观质量。

4 后续车型规避方法

针对T1D/T1C出现的前端系统历史问题总结，后续从SE阶段、试制阶段、VFF阶段三个阶段开展工作，具体操作方法如下：

4.1 SE阶段：排查外饰前保或格栅悬长、水箱横梁支架悬长并推动产品从结构上制定相应措施，具体如下：

（1）前保险杠格栅总成在系统布置时，将悬臂长度缩小，避免设计结构带来的下垂风险，格栅悬长控制在130mm±10mm以内;格栅总成自身结构设计，要保证其强度，满足安装后的尺寸位置需求。

（2）前保险杠格栅总成安装点对应的车身支架，悬臂长度控制50mm±10mm以内，并将支架实现Z向滑动搭接，实现Z向调整，保证最终的支架尺寸精度;

（3）在车身水箱横梁总成中间位置增加中支架托起前保险杠本体的重量，减少下垂的风险，如图2所示。

4.2 试制阶段：在试制车挂重物验证、实物前保验证，验证产品结构是否有效，是否需要设变或优化;

4.3 VFF阶段：搭接路试实施50km路试动态验证，验证整体稳定性。

5 结束语

通过已开发车型前保下垂原因的分析、验证、数据采集，以及最终解决方案的实施，为后续车型提供了前保下垂的规避方法，最终实现了前保下垂问题的前移。