某重型卡车车门关闭力分析优化

车红江，樊敏锋，杜涛，薛增斌



某重型卡车车门关闭力分析优化

车红江，樊敏锋，杜涛，薛增斌

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

随着重型卡车的发展，驾驶室舒适性越来越受到用户的关注，车门是驾驶室重要的开闭件，车门关闭力成为用户关注的重要性能。文章分析了影响车门关闭力的因素，通过试验测量，确定了影响车门关闭力的主要因素，提出了改进某重型卡车车门关闭力的措施，经验证，效果良好。

车门关闭力；影响因素；改进措施

引言

随着重型卡车的发展，车门的关闭力越来越受到用户关注。某重型卡车在试制阶段出现了车门关闭力大的问题，为了分析车门关闭力的原因，确保车辆上市后不影响客户使用，文章从影响车门关闭力的因素方面进行了分析优化和验证。

1 影响因素

车门关闭过程中，要克服车门铰链和限位器的摩擦阻力、车门区域扫过的空气阻力、驾驶室内部的空气阻力、密封条的反弹力和车门锁的阻力等。铰链轴线的倾斜角度也会对车门关闭力产生影响，但因轴线的变更会牵扯周边很多零件变更，所以在试制阶段不考虑对此处进行优化。另外零部件的制造精度和装配等也会对车门关闭力产生影响。

2 影响因素分析

首先测量铰链及限位器的摩擦阻力，经测量其摩擦阻力与竞品车型相对，且满足指标要求。表1是某重卡限位器关闭档位力矩与实际测量结果对比。

表1 限位器关闭档位力矩与测量结果对比表

其次对门锁的阻力进行分析，车门锁的阻力与锁舌的弹簧力和锁体与锁扣Y向距离有关。锁舌弹簧力过大会影响车门关闭力，在试制阶段通过微调弹簧钢丝直径来降低门锁的阻力，通过驾驶室碰撞试验，验证门锁的惯性载荷是否满足要求，某重型卡车锁舌弹簧力减小后，车门关闭力有改善，驾驶室碰撞试验完成后，从驾驶室外面可以打开车门，惯性载荷满足要求。同时，经测量锁体与锁扣的Y向距离满足要求。

最后对驾驶室的空气阻力及密封条阻力进行测量，以分析其对车门关闭力的影响。为了量化各因素对车门关闭力影响，提供优化改进方向，我们进行了试验验证，下面以测量左车门关闭力为例说明测量方法和工况。

测量前要对驾驶室总成进行检查，确保驾驶室各零部件装配正确，间隙面差符合设计要求，整车15分钟淋雨试验和驾驶室气密性试验通过；车门能够正常开启和关闭，车门可开启最大角度，锁扣位置准确，门锁二档能够正常锁止。测量方法如下：将压力传感器可靠地固定在车门外把手中间位置，车门开启到最大角度，然后用气动加载装置施加惯性力，让车门绕着铰链轴线旋转，若车门能够完全关闭，则记录该惯性力曲线的最大值，多次试验后取算数平均值（至少3次），依次调低气压至车门不能完全关闭时结束试验，则车门关闭力为气压最小且能完全关闭时对应的惯性力值。

测量工况如下：

a）驾驶室内部空气阻力的影响：右车门及车窗玻璃处于关闭状态，左车门开启到最大角度；右车门处于打开状态，左车门开启到最大角度。

b）密封条的影响：右车门及车窗玻璃处于关闭状态，左侧不装密封条，左车门开启到最大角度。

c）排气阀的影响：右车门及车窗玻璃处于关闭状态，排气阀拆卸，左车门开启到最大角度。

试验测量结果，车门最小关闭力见表2。

表2 车门最小关闭力测量结果

从测量结果可以看出，驾驶室空气阻力为89N，门框密封条的反弹力为58N，单向排气阀贡献阻力24N。图1为影响因素占比示意图。

3 改进措施

从测量结果可以看出，影响车门关闭力的主要因素是门框密封条和驾驶室内部空气，因此，在试制阶段，通过降低密封条的反弹力和驾驶室内部空气阻力是优化车门关闭力的主要途径。

3.1 降低密封条反弹力的措施

通过优化密封条断面结构和参数来改善车门关闭力。

a）测量实车密封间隙是否满足设计15±1.8mm的要求，密封间隙过大会导致车门密封、降噪失效，密封间隙过小，会增加车门关闭力。经测量车门密封间隙满足设计要求。

b）验证密封条压缩负荷是否满足设计要求。密封条的压缩负荷与密封条的断面结构、胶料的实密度紧密相关。经CAE仿真分析发现原密封条断面在压缩变形过程中存在不合理的现象。图3为某重卡的密封条压缩过程，图4为CAE分析发现的密封条问题。需对密封条截面形状及局部壁厚进行调整，以改善压缩过程中的形变特性。

图2 密封条压缩过程

图3 密封条断面结构问题

同时在试验及仿真过程中发现密封条排气阻力过大。需适当增大密封条排气孔的孔径和减小排气孔的间距来降低密封条的压缩负荷。

根据上面提到的方案对密封条进行优化，图4为某重型卡车门框密封条断面结构优化设计对比。

图4 密封条断面结构优化对比

经过CAE仿真分析对比，新方案密封条的压缩负荷明显降低，图5为改进前后密封条压缩对比示意图，图6为改进前后密封条压缩负荷曲线，压缩负荷相比较原方案降低了31%。

图5 密封条压缩对比示意图

图6 密封条压缩负荷曲线

3.2 降低驾驶室内部空气阻力的措施

空气阻力是由于驾驶室内部空气受到挤压对车门的气压阻力。因此在车门关闭过程中，加快驾驶室内部空气的排除，减小车门关闭时驾驶室内部的空气压力，从而降低车门关闭阻力。

图7 排气装置

通常在驾驶室后围上装有2个单向排气阀，见图7，它的作用是当驾驶室内部空气受到压缩时，排除驾驶室内部的空气，可适当增大单向排气阀的排气面积或者更改排气阀叶片的布置形式来降低空气阻力。此处主要是通过将1个叶片改为4个叶片来降低打开其所需的排气压力。图8为排气阀叶片优化后的结果。

图8 排气阀叶片更改前后对比图

4 效果验证

为了验证改进后的效果，需要做试验验证，包括关闭力对比试验、整车淋雨试验和驾驶室气密性试验。把改进前后的密封条和排气阀装在同一辆整车上，在相同的工况下用同样的方法测量，经试验测量，车门关闭力由244N降低到165。通过对10辆份整车15分钟淋雨试验验证，左右车门没有发现漏水现象，效果良好。改进后样件可以使车门的关闭力降低79N，改善明显。

5 结论

车门关闭力与整车造型、铰链、限位器和密封条等零件有关，在整车详细开发阶段就要考虑车门关闭力的问题。在开发验证阶段出现车门关闭力大的问题，主要通过改善密封条的压缩特性，调整单向排气阀的结构以及改变锁体弹簧力等措施来体现，同时也需要借用CAE进行仿真分析。本文是对某重型卡车车门关闭力优化措施的经验总结，对其他车型关门力解决有一定的指导作用。

Analysis and Optimize on Door Close Force of a Heavy-duty Truck

Che Hongjiang, Fan Minfeng, Du Tao, Xue Zengbin

( Shaanxi Heavy Automobile Co., Ltd.. Automotive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710200 )

With the Heavy-duty Truck development, the driver pay close attention to Cabin comfort, the door is very impor -tant movement part, so the door close force is very important performance for driver.This article analysis influencing factors of door close force and make sure the main factors of door close force by test and measure, Proposed improvement measure, the test result is good.

door close force; influencing factors;improvement measure

B

1671-7988(2018)18-57-03

U463.83+4

B

1671-7988(2018)18-57-03

CLC NO.: U463.83+4

车红江，就职于陕西重型汽车有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.18.021