胡崢楠 劉天才 湯小生

（吉利汽車研究院）

在車輛選購過程中，人們一般會在品牌、價格、空間、動力、油耗、外觀及配置等影響因素中，根據(jù)個人的實際需求進行選擇，但除了上述主流因素外，車輛精細化設(shè)計的諸多細節(jié)，也潛移默化地影響著消費者的判斷，開關(guān)門品質(zhì)便是其中之一。乘客在下車開啟車門時，如車門開啟力過小，開啟擋位不清晰，會給人一種廉價感，且在大風天容易造成人員受傷，引起客戶抱怨；如開啟力過大，會造成老人、小孩下車不方便，且在狹小空間內(nèi)不易控制開啟角度，引起客戶抱怨。因此，車門系統(tǒng)整體開關(guān)品質(zhì)的控制對車輛的品牌形象及客戶的使用感受都有著重要影響。

1 車門系統(tǒng)的組成

汽車車門系統(tǒng)主要由鈑金件及車門附件兩大系統(tǒng)組成，其中鈑金件為車門系統(tǒng)的基礎(chǔ)[1]，為車門附件提供安裝位置及支撐，同時其需要滿足安全碰撞等法規(guī)要求，對零件強度要求較高；附件系統(tǒng)主要為功能件，實現(xiàn)車門運動、鎖止及密封等相關(guān)功能，附件系統(tǒng)的設(shè)計合理性對開關(guān)門品質(zhì)影響較為關(guān)鍵。圖1示出車門系統(tǒng)的簡要組成。

圖1 車門系統(tǒng)組成示意圖

2 開關(guān)門品質(zhì)主觀評價要素

2.1 開啟關(guān)閉力

車門系統(tǒng)設(shè)計時，具有厚重感的車門更容易給人一種安全感及豪華感，但車門較重，開關(guān)相對費力；而較輕薄的車門則更易給人一種廉價感，但開關(guān)省力。因此，綜合考慮車門在使用過程中的開啟關(guān)閉力，是開關(guān)門品質(zhì)精細化設(shè)計的重要組成部分。

2.2 聲品質(zhì)

聲音的評價標準一般包含聲壓等級、響度及尖銳度[2]。聲音大小對人耳的影響，如圖2所示。優(yōu)良的車門系統(tǒng)在開啟及關(guān)閉過程中，應(yīng)無明顯的金屬撞擊形成的脆響，而應(yīng)給人一種沉悶厚重的聲音，理想的聲音品質(zhì)對開關(guān)門品質(zhì)的提升尤為重要。

圖2 聲音大小對人耳的影響

3 開關(guān)門品質(zhì)優(yōu)化設(shè)計關(guān)鍵點

3.1 限位器擋位及功能設(shè)計

限位器擋位的設(shè)計一般為2擋或3擋設(shè)計，擋位的選擇與車門的開度相關(guān)聯(lián)。為滿足車門的更大開度，實現(xiàn)更好的上下車方便性，通常選擇3擋限位器，在擋位工作原理限位臂上設(shè)計不同程度的凹槽，限位器盒體在限位臂上滑動時，與限位臂主體為過盈配合，滑動至限位臂凹槽時，脫出凹槽需要較大的力，從而實現(xiàn)限制車門自由移動的目的。圖3和圖4分別示出限位器剖面結(jié)構(gòu)及運動狀態(tài)。

圖3 車門限位器剖面結(jié)構(gòu)

圖4 車門限位器運動狀態(tài)

根據(jù)限位器的實現(xiàn)原理，由于限位器凹槽的設(shè)計及限位器盒體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與限位臂配合形式的不同，限位能量的大小及擋位清晰感也不盡相同，因此，合理地選擇限位器的內(nèi)部配合形式是提升開關(guān)門品質(zhì)的重要因素。目前限位器的基本配合形式，如表1所示。

表1 車門限位器形式及優(yōu)缺點

為滿足開關(guān)門力的質(zhì)感，綜合性能表現(xiàn)，在滿足布置要求的情況下，優(yōu)先選用高儲能結(jié)構(gòu)限位器。

3.2 鉸鏈形式及傾角設(shè)計

鉸鏈設(shè)計對開關(guān)門品質(zhì)影響的因素為鉸鏈的剛度及傾角。目前市場上車門鉸鏈主要有沖壓鉸鏈、型鋼鉸鏈、L型鉸鏈3種，如表2所示。其中，型鋼鉸鏈強度較高，不易造成車門抖動，因此設(shè)計時，盡量選用型鋼鉸鏈。

表2 車門鉸鏈主要類型

鉸鏈軸線傾角的設(shè)計是為了使車門在限位器未限位的情況下具備一定的自關(guān)性，從而減小車門的關(guān)閉力。按照一般的設(shè)計要求，在滿足與造型面間隙的情況下，內(nèi)傾角要求為 0～3°，后傾角要求為 0～1.5°。

3.3 密封條壓縮負荷設(shè)計

密封條是車門系統(tǒng)品質(zhì)提升的關(guān)鍵零件，密封條的數(shù)量、斷面、材質(zhì)的選擇均對車門整體系統(tǒng)的品質(zhì)具有較大影響。對于現(xiàn)代車門的設(shè)計，1道密封條的形式對限位器等無密封保護作用，易造成限位器進灰塵，引起開關(guān)門卡滯異響等問題，已逐漸不能滿足使用要求。為提升開關(guān)門品質(zhì)，選用2道密封條的形式，即車門密封條與門框密封條配合使用。門框密封一般為主密封，門框密封條的壓縮量為6 mm左右。為確保門框密封的效果，應(yīng)合理定義密封面。密封面的寬度一般定義為20 mm左右，密封面應(yīng)平滑光順，無突然變化，面與面之間用大圓角過渡，圓角半徑一般應(yīng)大于50 mm。車門密封為輔助密封，密封條的壓縮量一般定義為3～5 mm；同時要考慮門洞焊接面與門框密封面之間的距離，一般定義為12～16 mm。密封條與密封面之間應(yīng)有明確的位置關(guān)系（即密封條有明確的變形方向性），以確保密封條的使用壽命與良好的密封效果。可以額外再增加1道門縫密封條，這樣對聲品質(zhì)也有部分提升。

對密封條的材質(zhì)選擇應(yīng)進行區(qū)分，安裝結(jié)構(gòu)可以選擇較硬的材質(zhì)，如密實體橡膠，壓縮泡位置應(yīng)為海綿體橡膠或其他軟制材料。在保證密封條的壓縮量滿足防塵、防水的密封性能的條件下，應(yīng)控制密封反力，使得車門的關(guān)閉力在合理的范圍內(nèi)呈線性分布。

3.4 門鎖解鎖力及靜音設(shè)計

現(xiàn)代汽車的門鎖設(shè)計不僅需要滿足法規(guī)中對車門保持件的要求，如載荷1、載荷2及耐慣性要求等硬性指標，門鎖自身的聲品質(zhì)及操作力也是衡量鎖體好壞的重要評價標準。為滿足日益嚴格的聲品質(zhì)要求，對鎖體的咬合、限位等逐漸增加了靜音處理。例如，通過對鎖舌進行包塑改進、對棘輪和棘爪增加包塑處理，棘爪增加限位緩沖塊以及阻尼結(jié)構(gòu)等[3]，優(yōu)化行駛聲及關(guān)門聲；門鎖的開啟力及關(guān)閉力一般設(shè)計在20～30 N。

3.5 內(nèi)外開啟力及聲控制

車門內(nèi)外開啟手柄是人手操作的直接接觸零件，因此人們對此處反饋的聲及力的大小更為敏感。手柄總成在設(shè)計時，行程及開啟力參數(shù)應(yīng)與鎖體相匹配，即手柄開啟力可線性變化且與鎖體開啟力相近，不應(yīng)出現(xiàn)開啟力突變現(xiàn)象。例如：在300 N密封反力的情況下，鎖體開啟力為25 N，手柄設(shè)計開啟力上限值應(yīng)在30～35 N，如超過50 N則臺階感明顯。為獲得更好的開啟手感，外開手柄拉鉤與底座配合位置可采用POM護套，增加自潤滑性，防止出現(xiàn)耐久卡澀現(xiàn)象。

手柄在回位過程中，易與鈑金發(fā)生撞擊，產(chǎn)生撞擊聲。在設(shè)計手柄結(jié)構(gòu)時，限位結(jié)構(gòu)應(yīng)增加減振膠墊，在不影響外觀尺寸的前提下，盡量增加膠墊厚度，以增強緩沖作用。同時，為避免密封墊與緩沖墊產(chǎn)生粘連聲，可采用雙料注塑密封墊，或在緩沖墊上增加凸點結(jié)構(gòu)，避免大面積接觸粘連，如圖5所示。

圖5 車門手柄密封墊示意圖

3.6 其他細節(jié)優(yōu)化設(shè)計

除上述主要優(yōu)化點外，還包含以下可提升點，如采用一體式成型車門，減小關(guān)車門時窗框的抖動量；增加玻璃與導軌的加持面積，使得玻璃下降到底或在下降途中無振響；在密封條頂部設(shè)計緩沖結(jié)構(gòu)，降低玻璃上升沖頂聲等。

4 結(jié)論

現(xiàn)今，汽車已成為生活中不可或缺的部分，人們對汽車設(shè)計品質(zhì)的要求也是與日俱增，尤其是對于國產(chǎn)汽車的要求更是嚴苛。為滿足不同客戶的使用需求，扎實做好每個細節(jié)品質(zhì)的把控，既是一個企業(yè)的做事態(tài)度，也決定了其在汽車發(fā)展的歷史舞臺上的行走距離。開關(guān)門品質(zhì)的控制是一項復雜的系統(tǒng)匹配工作，是一輛精品車型不可或缺的重要一環(huán)。文章針對一些基本影響要素，提出了優(yōu)化措施，更多的細節(jié)控制，需要每個汽車設(shè)計人員在實際工作中去實踐。