某乘用車車門不易關閉問題分析與改善

黎琦

摘 要：隨著我國汽車行業的高速發展，人們對車輛操作舒適性的需求越來越高。本文結合實際案例對車門關門感受的影響要素進行分析，并提供了具有參考意義的改善方案。

關鍵詞：車門關門感受;影響要素分析;改善方案

隨著汽車保有量的不斷上升，人們對車輛的操作舒適性的需求也越來越高。某車企為了提升顧客體驗，會每季度開展市場調研活動，通過問卷調查提車6個月內的顧客的用車感受，分析統計數據，確定體驗品質的改善方向，以此為顧客提供更好的產品。在某一期調研中，某大型SUV車型車門不易關閉抱怨較多，較上一期惡化嚴重，其余中小型車型變化不大但抱怨也較多，屬于共性問題，急需制定有效改善對策以提升顧客體驗。

1 顧客抱怨增多原因分析

車企內部通過測試關門速度（使得車門得以關閉的最小速度值）作為生產一致性管控標準，查閱該車型近一年的下線測試記錄，關門速度均在合格范圍內且保持穩定，所以顧客抱怨增多非制造一致性不足導致。隨后對調研數據進行細致分析，對比兩期調研的時間、地域發現，本期調研較上期氣溫變低（相差近20℃）是主要差異，溫度越低，車門膠條越硬，關門時阻力越大，車門就越不易關閉。

2 關門感受影響要素分析

為了改善顧客的關門感受，從能量變化角度進行分析，顧客關門手感實際為關門時人對車門做的功，做功越多，覺得門越難關，將關門過程中的能量變化過程畫出（如圖1）可以發現，關門速度并不是影響車門關閉感受的唯一因素。

車門關閉前瞬間的動能，與關門速度、車門質量相關;車門獲得的初始動能近似為顧客松手前推力做的功;而中間的運動過程能量損耗則由車門相關設計結構決定。

2.1 關門速度影響要素分析

關門速度主要有兩個影響要素：車門內間隙、膠條壓縮負荷。車門內間隙越小，關門瞬間側圍門洞法蘭邊及膠條對車門的反作用力越大，所需的關門速度就越大;同理，膠條壓縮負荷越大，關門速度也越大。

對門內間隙、膠條壓縮負荷進行FTA分析（如圖2）：門內間隙與側圍門洞法蘭邊精度、車門總成精度、門鉸鏈加強板精度、車門內板孔位精度以及車門鉸鏈精度有關;膠條壓縮負荷與膠條材料性質、膠條厚度以及膠條壓縮時管壁內空氣的排泄速度有關。

2.2 關門過程能量損耗要素分析

關門過程中能量損耗主要受車門相關結構設計影響，如圖3所示，能量損耗主要有空氣阻力、車門鉸鏈摩擦力、車門限位器摩擦力損耗，同時涉及車門勢能、限位器內彈簧彈性勢能的能量轉換。

2.2.1 空氣阻力

相關研究表明：空氣阻力所消耗的關門能量占整個關門能量的30%～50%[1]。

氣壓阻力形成原理：車門關閉過程中，車門區域掃過的空氣被瞬間壓入車廂內，車廂內氣壓瞬間升高，在氣壓升高的同時，被擠壓的空氣通過排氣口以及車門縫隙流出，但瞬間空氣的壓入量遠大于空氣的壓出量，使得車內氣壓瞬間升高，導致關門阻力變大[1]。

空氣壓入量影響因素：車門開度、車門尺寸。車門面積越大，空氣壓入量越大，空氣阻力越大。

空氣壓出量影響因素：受控空氣泄露量（排氣口）、不受控空氣泄漏量（整車氣密性）。排氣口越小，氣密性越好，空氣壓出量越小，空氣阻力越大。

2.2.2 車門鉸鏈結構

鉸鏈摩擦力：鉸鏈自身制造精度、上下鉸鏈同軸度會對摩擦力有影響，從而影響車門關閉的阻力。

鉸鏈傾角：為了使車門有自動關閉的趨勢，鉸鏈軸線應有一定的內傾和后傾角度（一般<3°），在關門過程中車門可以利用自身重力做功，減小關門力;但開門時需克服車門重力做功，會增加開門力。

2.2.3 車門限位器結構

限位器有2至3個檔位，關門起始檔位不一定，但關門過程都將經過第一檔位置，下面均以一檔位置進行說明。當車門固定在一擋時，需要一定作用力（過檔力）使其跳出這一檔位，然后在限位器彈簧彈性勢能的作用下繼續向前運動。

A點為離開一檔后限位器最厚的位置，B點為限位器（最靠近一檔位）最薄的位置，B點厚度各車型基本一致，下面分析時視為定值。

（1）原理分析：

①A點厚度hA越大，一檔檔位越清晰，推出一檔所需的力越大，但限位器彈簧儲存彈性勢能越大，同時hA與B點厚度hB差值越大，彈性勢能釋放得越多，車門的動能越大，車門關閉成功率越大。

②A點與B點間水平距離XAB越小，彈簧在限位器桿上摩擦的能量損耗越小。

（2）感知差異：

①A點厚度hA越大，關門時初始力越大，車門加速運動，一次關閉成功率越大，主觀感受上覺得車門容易關。

②A點與B點間水平距離XAB越大，車門拖滯感越強，車門緩慢運動，常?？ㄔ谝患夋i位置，感覺門難關和車門重。

綜上，限位器的坡度（斜率）越大，車門一次關閉成功率越大，給人的感受越好關。

3 關門感受改善方案檢討

3.1 關門速度改善方案檢討

減小關門速度的主要方法為增大車門內間隙、降低膠條壓縮負荷。目前該車型四門及車身精度數據合格且趨勢穩定;若將門整體往外調整1 mm，前門與后門、后門與四角窗玻璃/側圍段差會增大到品質基準上限或者超差，影響外觀商品性;同時漏水不良率將上升至5%左右，所以增大內間隙不可行。目前膠條壓縮負荷均在合格范圍，繼續降低膠條壓縮負荷（例如減薄膠條厚度、更換低密度的膠條材料），會導致膠條回彈力不足，耐久密封效果變差，易產生風噪、漏水風險，導致NVH問題，所以對于現有量產車型此方案不可行，但后續新車型開發時需考慮此因素，優化整體結構設計以做好關門速度與密封性雙重保證。

3.2 過程能量損耗改善方案檢討

3.2.1 空氣阻力改善

在空氣壓入量（即車門面積）無法變更情況下，需增大空氣壓出量，因此可以通過對側圍修模增大排氣口面積的方式進行改善，但現有量產車型側圍排氣口修模風險大，可能影響生產，暫不變更;該大型SUV即將換代，對其換代車型排氣口尺寸進行優化，單個排氣口面積增加近68%。

3.2.2 車門鉸鏈結構改善

通過對目前該車型鉸鏈精度測量值分析，鉸鏈精度較高且穩定，當前鉸鏈已經做了一定的內傾，如果繼續加大內傾角度則有導致門難開的風險，故暫不對鉸鏈進行變更。

3.2.3 車門限位器結構改善

從之前原理分析可知，增大限位器的坡度可以優化關門感受，但增大坡度會導致車門過檔力增大，需取好平衡點，避免引發新的抱怨。經過多輪調整驗證，對幾款中小型車型進行改善：限位器的限位臂尺寸進行優化（A點厚度增加0.8 mm），同時限位器彈簧線徑減小φ0.3，通過減小彈簧對限位臂的壓力來減小摩擦損耗，車門關閉感受有明顯改善。

因該大型SUV即將換代，故對其限位器進行重新設計進行徹底優化，對限位器的主要優化方向由改變能量轉化，變成降低摩擦損耗，在目前的限位器結構下，彈簧是在做滑動摩擦，滾動摩擦的摩擦力遠小于滑動摩擦，限位器改成滾珠式結構即可大幅削減摩擦損耗，同時優化限位臂的尺寸，增大坡度，通過實車驗證，方案可行，目前該SUV換代車型已經使用滾珠式限位器，經多人評價確認，車門關閉感受有大幅改善。

4 結語

車門關閉感受是一個對顧客操作舒適性影響較大的評價內容，其中涉及的系統較為復雜。本文結合實際發生的案例，梳理了相關影響要素，并通過設計優化取得了良好效果，對其他車型的關門感受優化具有參考意義。

參考文獻：

[1]劉堃，鄭喜霖，韓洋.旋轉式車門關閉力優化設計[J].中國設備工程，2017（4）：57-58.