车身侧门闭合力研究

车身侧门闭合力研究

卜祥凯 闫龙 吴书男 苏更涛

徐州淮海新能源汽车配件有限公司 江苏徐州 221000

摘要：随着汽车性能、制造能力各指标的不断提高，能否舒适地开关门已成为衡量汽车竞争点的关键指标。评价、设计和优化侧门系统的闭合力是一项非常重要的工作，本论文详细阐述侧门闭合力的相关评价、影响因素，为后续车型车门闭合力设计开发提供了参考和依据。

关键词：车身闭合力；汽车性能

1、前言

车门关闭轻便性是评价汽车车门设计和汽车使用性能的重要指标之一，汽车车门关闭过程中是否沉重，密封性能是否良好，是用户感受频次和关注程度较高的项目1^[1]。本论文详细概述了车门闭合力的相关评价，并从内间隙、密封胶条、铰链、气密性等角度详细阐述闭合力设计。

2. 闭合力的评价

一般好的闭合力顾客希望用较小的力在过限位一档后门自动闭合或者自动关第一道门锁，感觉门的闭合阻力越小越好。因此在车门闭合性能存在几种不同的评价方式，但概括起来基本有以下三种方式：

（1）采用测量最小关门速度V评价车门闭合性能；

（2）采用测量最小关门能量E评价车门闭合性能；

（3）采用测量最小关门力F评价车门闭合性能；

测量关门速度的方式评价车门闭合性能是常见方法。

2. 闭合力的测量标准

空载且门窗均关闭的情况下，车门上的A点，通过B位置时，恰好能使车门关闭所达到的速度称为车门关闭速度；用符合V表示。其中，“A点”为门外把手水平中心线上方60±5mm处，“B位置”为车门打开是，A点距其关门时相应位置A点的直线距离为60±5mm处。

4、闭合力的影响因素

闭合力影响因素有很多：铰链轴线布置、铰链转动力矩及上下铰链同轴度、车门内间隙均匀度、密封条的压缩载荷、关门过程中空气流通等。

4.1内间隙

4.1.1 内间隙影响闭合的因素

内间隙影响有两个方面：均匀度和间隙偏差。具体而言：

1. 车门内间隙的偏差，如果内间隙偏大，将会导致密封条压缩量减少，降低关门过程中的密封条反弹力，但这将导致车门密封性能的降低，如果内间隙偏小，将导致密封条压缩量增加，增加关门过程中的密封条反弹力，增加关门过程中密封条消耗的能力。

举车型A闭合力整改的例子，前期车型A门内板型面跟理论偏差达到2-3mm，另外制造中因铰链，门装具没到位没有使用装具，导致内间隙不可控制，整改后闭合力提高了0.15m/s。

2. 车门内间隙的均匀度，当车门内间隙均匀度变化较大时，在间隙偏小的地方将导致压缩载荷急速增加，即在关门过程中，产生反弹硬点，导致反弹力的大小和内间隙及密封条具体压缩载荷曲线有关。

4.1.2 内间隙设计定义和保证

一般内间隙为12-16mm，要求一圈间隙均匀。间隙太大，胶条高度高，密封效果，耐久都会降低；太小，制造工艺较难保证，闭合无法控制。

在内间隙的均匀度要求设计前期截面尽可能多，充分检查没处内间隙，保证均匀。一般情况下，要求一圈间隙偏差小于0.5mm。

4.1.3 内间隙工艺保证

生产中内间隙公差主要受三个公差影响：侧围外板型面公差、门型面公差、铰链型面公差，三个公差均要求生产控制在±0.5，这样才能保证内间隙控制到位。

4.2密封胶条

4.2.1 压缩负荷

车门在关闭过程中必然会对密封条产生挤压，密封条受挤压后必然会产生反作用，此反作用力会对车门关闭产生影响，其具体影响和压缩载荷及整体反作用力有关。

如车型A门洞密封条前期定义压缩载荷为：10±3N/100mm，后期压缩负荷更改到6±2N/100mm，测量做了对比，其它条件在不发生调整情况下闭合速度分别为：

表3 闭合速度

由上表可看出胶条的压缩负荷对闭合力影响还是很大的。低端车型一般1道密封，定义压缩负荷为小于8N/100mm，目前车型趋势2道以上密封，综合考虑闭合和密封性能，推荐压缩负荷的和小于9N/100mm。

4.2.2 压缩量

前期车身密封设计，既要考虑反作用力，又要考虑其密封性能。一般要求胶条压缩量是胶条泡高度的1/3。

4.2.3硬度

推荐胶条硬度为70邵氏硬度。发泡胶条对门闭合的反作用力与壁厚和工艺配方有关，壁厚越厚，胶条对门闭合的反作用力越大，推荐壁厚2mm。密度越大，胶条对门闭合的反作用力越大，推荐密度为0.55-0.65g/cm

³。

4.3铰链

4.3.1 铰链轴线

前期设计经验认为：铰链轴线无论如何设定，其倾角（相对Z轴）尽可能不大于2°。

如果门向内有倾角，分力会使车门均有向心力矩，同时车门在关闭过程中，因车门重心（Z方向）坐标发生变化，此变化需对车门关闭过程提供助动能。这样有助于闭合。但是内倾在开门有反作用，增大开启力，因此这个倾角不应太大。

4.3.2 铰链转动力矩

铰链自身转动力矩过大将会影响车门关闭过程中的平顺性，最显著的表现为：焊装车门调整后，用手去推动车门关闭，可明显感觉到阻力，当手离开车门后，车门马上停止转动。

PSA要求单个铰链自身的转动力矩为：0.4-0.7Nm；

大众要求单个铰链自身的转动力矩为：0.4-1.5Nm；

4.4锁

在车门关闭过程中，在锁体绕锁扣转动过程中，必然消耗动能。其消耗能量多少如下图所示：当锁扣调整到位时，锁和锁扣啮合运动耗能分析（前后门相同）：锁和锁扣啮合过程中力的变化范围为10-45N，运动距离20mm，即0.02m则整个运动过程的能耗为：

不同的操作，锁的装配状态不一样，导致闭合力的差异，车型A锁扣调整到位，闭合力差异达到0.2m/s。

4.5气密性

假设整车密封性能非常好，没有任何地方排气，根据热力学公式：

在温度“T”不变的情况下，关门前和关门后，即接触密封条之前和之后，车内的空气体积“V”变化很小（相对整车室内容积），则车内的压强变化也很小，对关门的反作用力也会很小。

从上述数据可以得出如下结论

1. 气流影响闭合是客观存在的，一版影响速度在0.15-0.3m/s；

2. 闭合过程中，气流的排除的快慢影响闭合，排除越快，气流反作用力越小，因此建议乘员舱与行李箱尽量相同，同时气流能流通到通风框处。

5、结束语

根据JD.power的新车质量调查显示，客户对“开/关门能量/力的超重”问题的抱怨次数呈逐渐增长的趋势，因此侧门闭合力成为各大汽车厂急切解决的问题2^[2]。依照本文侧门闭合力研究是一项多影响因素及其复杂的设计过程，针对各影响因素需深入严格积累相关经验并选用相关参考。

参考文献

[1]尹忠，汽车车门关闭力的计算，公路与汽运，1页~2页，总第120期

[2]刘亮，汽车车门关闭力评价方法及影响因素，企业科技与发展，1页~2页，2012年第19期