某车型关门品质的优化

于海波，高 潘，彭元萍

某车型关门品质的优化

于海波，高 潘，彭元萍

Yu Haibo，Gao Pan，Peng Yuanping

（北京北汽越野车研究院有限公司，北京101300）

针对某车型关门手感沉重、关门时刻存在明显耳压的问题进行分析，进行密封条优化和气流通道优化，使实车最小关门能量、最小关门速度及关门耳压明显降低，使关门手感沉重及关门耳压明显的问题得到解决。

关门品质；最小关门能量；最小关门速度；关门耳压

0　引言

汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一，随着汽车技术的进步，人们对汽车各项性能的要求越来越高，各主机厂间的竞争也越来越激烈[1]。汽车关门品质是购车时的最先感受，常被顾客用来衡量汽车质量、档次等，进而影响消费心理。关门品质与汽车设计和制造有很大关联，在一定程度上可以反应汽车质量优劣，主机厂不断提升关门品质具有重要意义。

本文针对某款车型关门手感重、关门时刻存在明显耳压的问题，进行排查分析和实车的改进优化，使关门品质得到提升。

1　问题描述

某款车型关门品质的主观评价为：关门手感重、关门时刻存在明显耳压。与主观描述相关的客观指标为最小关门能量（外界施加的能使车门关闭的最小能量）、最小关门速度（能使车门关闭的最小速度）和关门耳压。首先对车辆的客观指标进行测试。

1.1　最小关门能量和最小关门速度

测试最小关门能量和最小关门速度时，选择无风环境，车辆停放在平整地面上，设备布置如图1所示，角速度传感器、力传感器均水平布置，且高度相同，角速度传感器布置位置尽量靠近铰链轴线，力传感器布置位置考虑操作便利尽量靠近锁扣，关门速度仪布置位置在门锁附近。

在关门能量测试软件中输入相应的能量半径、速度半径、测速仪位置、车门开度等信息，并进行力值、角度校准后，将车门打开至最大开度位置，用手作用于力传感器使车门完全关闭，采集车门速度和关门能量数据[2]。

图1　关门能量和关门速度测试

关门能量和关门速度的测试结果见表1。

根据经验值，关门手感评价较好的车辆，最小关门能量不大于12 J，最小关门速度不大于1 m/s。由表1可知，汽车前、后门最小关门速度和最小关门能量均较大，与主观感受关门沉重相符。

表1　最小关门能量和最小关门速度测试值

1.2　关门耳压测试

测试关门耳压时，将人工头分别布置在驾驶员头枕和右后乘员头枕位置，如图2所示。连接关门耳压人工头至关门耳压测试软件，在车门完全关闭状态下对关门耳压设备进行压力清零校准设置，使用关门速度仪测试左前门的关闭速度，在最小关门速度下测试驾驶员位置及右后乘员位置的耳压。

图2　关门耳压测试

以驾驶员左耳耳压和右后乘员左耳耳压为主要评价指标，根据经验值，在关门耳压不大于170 Pa时，关门时刻的压耳感不易被察觉到，不会引起客户抱怨。某车型测试曲线如图3所示，驾驶员位置左耳耳压为193.4 Pa，右后乘员位置的左耳耳压更大，为198.1 Pa，两个耳压测试值均较大，与关门时刻明显压耳感主观感受相符。

图3　关门耳压测试曲线

2　问题分析

车门最小关门速度和最小关门能量较大的直接表现是关门沉重，通过降低最小关门速度和最小关门能量可以解决此问题，优化目标是最小关门能量小于12 J，最小关门速度小于1 m/s。关门能量的计算公式为

=s+j+x+m+c+q－p（1）

式中：s为门锁锁闭过程中运动阻力的耗能，J；j为铰链的旋转阻力矩耗能，J；x为限位器的耗能，J；m为门洞密封条的耗能，J；c为车门密封条的耗能，J；q为关门过程中气阻耗能，J；p为关门过程中重力的助能，J。

最小关门速度与小角度（本文为6°）最小关门能量的换算关系为

式中：6为门开度为6°时的最小关门能量，J；为车门整备质量，kg；为最小关门速度，m/s；为换算系数，即车门质心到铰链轴线距离与最小关门速度测量点到铰链轴线距离之比。

由于问题车型为量产车型，需要通过尽量小的改动来解决问题，锁单体特性、铰链特性、限位器特性、车门布置等改动量较大的方案不列入考虑范围，即s、j、x、p不进行更改，只考虑更改m、c、q。

通过排除法分析各影响因素对关门速度和关门能量的贡献量，找到关键影响因素进行改进。改变或消除气阻耗能q的方案包括：（1）消除全部气阻；（2）拆除泄压阀；（3）拆除泄压阀及内饰格栅；（4）降下右后车窗（等同泄压面积增大约10 000 mm2）。改变或消除密封条耗能m、c的方案包括：（1）拆除门洞密封条；（2）拆除车门密封条。各因素所产生的单独影响见表2。

表2　各因素的影响

注：最小关门速度变化量为各方案与原状态的最小关门速度之差的绝对值；最小关门速度贡献量为对应的最小关门速度变化量与原状态最小关门速度之比；最小关门能量变化量为各方案与原状态的最小关门能量之差的绝对值；最小关门能量贡献量为对应的最小关门能量变化量与原状态最小关门能量之比。

由表2可知，对最小关门速度和最小关门能量影响最大的因素为气阻效应，其次为车门密封条，再次为门洞密封条。全部气阻对最小关门能量的影响占比34.8%，影响比较显著，对气阻影响最大的是气流通道，包括通道最小截面积和通道尾部的泄压阀面积。通过拆除泄压阀和内饰格栅，模拟优化气流通道，最小关门能量降低了22.6%；通过降下右后车窗，模拟补充泄压阀面积，最小关门速度和最小关门能量分别降低了10.4%和26.1%。拆除车门密封条后，最小关门速度和最小关门能量降幅均较大，分别降低26.6%和27.1%，拆除门洞密封条后，两者降幅分别为7.1%和14.0%。主观感受上，使最小关门能量和最小关门速度降幅大的方案，对关门沉重感的改善也更明显。

针对关门耳压较大问题进行优化，优化目标是小于170 Pa。通过分析发现，关门耳压较大的主要原因是气流通道不畅、关门速度大，而气流通道同时对关门速度和关门耳压产生影响。问题车型的气流通道为尾门泄压，其尾门内饰格栅通道面积和泄压阀面积均较小，分别为12 600 mm2和10 120 mm2，采用表2中拆除泄压阀及内饰格栅的方案，可使耳压值降低25 Pa左右，改善效果较明显。

3　改进方案

综合表2中各影响因素贡献量和车型实际情况，确定两种改进方案：（1）降低密封条CLD（Compression Load Deflection，密封条自身压缩负荷，即长度100 mm的密封条在设计密封间隙状态下提供的作用力）；（2）优化气流通道。两种方案均可降低最小关门速度和最小关门能量，后一种方案可同时降低关门耳压。

理论密封间隙下密封条单件CLD公差不超过基础值30%，测试实车密封条CLD为上偏差，调整至中下偏差后，CLD降低约35%。采用改进方案1可使前、后门最小关门速度由1.54 m/s、1.28 m/s降为1.08 m/s、1 m/s，前门接近目标值,后门达到目标值；前、后门最小关门能量由16.11 J、12.04 J降为14.81 J和10.08 J，前门比目标值大2.81 J，后门满足目标值。

方案2优化气流通道主要从两方面入手：（1）增加尾门钣金开孔，使进气面积增加11 000 mm2；（2）增加一个泄压阀，面积为10 120 mm2，形成双泄压阀结构，降低气阻效应。方案2如图4所示，气流通道任意位置的气流通过面积均超过20 000 mm2。

图4　优化气流通道

将方案1、2叠加实施，则前门最小关门速度优化为1 m/s，后门最小关门速度优化为0.87 m/s，均满足目标要求；前门最小关门能量优化为11.9 J，后门最小关门能量优化为8.06 J，均满足目标要求。优化后，前、后车门的最小关门速度均低于1.2 m/s，在1.2 m/s关门速度下测试关门耳压，得到驾驶员位置左耳耳压为161.3 Pa，右后乘员内耳耳压为169.2 Pa，均满足目标要求，前、后门关门主观感受有了明显提升。

4　结束语

针对某款车型的关门品质问题，从密封系统参数和气流通道两个方面进行优化，使关门手感和关门耳压得到改善，也为汽车行业同类问题的分析解决提供参考与借鉴。

[1]陆琳，张天龙，徐红梅，等. 我国汽车零部件产业发展对策研究[J]. 产业与科技论坛，2019，18（9）：13-14.

[2]孙龙飞，黄霞，朱琪，等. 某车型车门关门力优化方法研究[J]. 汽车科技，2017（6）：13-17.

2022-11-22

1002-4581（2023）02-0020-04

U463.83+4

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2023.02.005