某三厢汽车电动尾门关闭影响因素研究

杨 虹

（上汽大众汽车有限公司，上海 201805）

前言

近年来中、高级车广泛采用了电动尾门，其优点是可以通过开关直接操作控制尾门的开启和关闭，改变了传统的人工机械式开关尾门的操作，为消费者如提重物等操作不便时开启尾门提供了便利。但采用电动尾门的车型在项目起步过程中经常会遇到电动尾门无法关闭的情况，由于三厢车和两厢车尾门造型及结构不同，其电动尾门无法关闭的原因及影响因素也存在差异。三厢车采用大铰链、左右非对称弹簧等结构，其复杂程度大于两厢车型，本文主要以三厢车某车型为例对电动尾门无法关闭的问题进行详细分析和总结，为后续车型提供参考。

1 电动尾门结构简介

某车型电动尾门结构主要包括：弹簧、铰链、密封条、锁模块、缓冲块及锁横梁饰板。

1）电动弹簧既有机械弹簧的作用，在尾门关闭时又起到执行关闭尾门的功能，同时当尾门开启时还具有缓冲作用。安装时电动弹簧仅安装在一侧，另一侧为普通机械弹簧。由于两侧弹簧不同造成的受力差异，会造成后盖弹簧安装后尺寸左右侧不对称。

2）由于尾门铰链尺寸大，尾门动态关闭过程需要保证尾门所处的平面与关闭静止状态位于同一个平面，因此尾门铰链尺寸对尾门开启关闭过程存在影响。

3）尾门密封条主要起密封防水作用，安装时通过滚压枪进行安装。尾门密封条其弹性性能是影响电动尾门关闭的重要因素之一，主要评判标准是密封条压缩负荷和断面投影是否符合要求。

4）某车型尾门锁属于机械式结构，其定位原理通过尾门上的螺栓直接安装定位。尾门锁钩和电机集成为一个总成，分为1、2两个挡位。当尾门可以正常关闭的情况下，尾门锁和锁钩锁紧，然后尾门锁钩电机工作，将尾门锁拉至尾门锁钩2挡，尾门处于最终关闭状态。当尾门无法正常关闭时，尾门会下降至锁和锁钩接触的临界位置即会出现回弹现象。

5）缓冲块的作用主要是为了避免路试过程中尾门异响问题，尾门关闭时当尾门锁与尾门锁钩接触临界位置时缓冲块并不起作用，不会对尾门无法关闭问题产生影响。但通常为了避免异响，安装过程对缓冲块位置有插拔力要求，根据以往项目经验力控制范围为20-40N。

6）锁横梁饰板通常是安装在车身后围板上，新车型通常做成易拆卸的形式，便于锁钩的返工调整，其对于尾门关闭的影响在于，锁横梁饰板的安装通常是在总装最后工段，但尾门调整通常是在前面工段完成，为此需要制作锁横梁饰板模拟块如下图所示，保证尾门调整匹配。

图1 尾门锁横梁饰板模拟块

2 电动尾门受力分析

对于整车机械结构而言，影响电动尾门关闭的主要原因是关闭过程中受到较大阻力，触发电器系统的防夹功能，从而使得电动尾门无法关闭。电动尾门的动力包括尾门重力、电动弹簧的关闭动力，对于电动尾门所受阻力主要有机械/电动弹簧阻力、尾门密封条阻力、尾门锁钩撞击阻力。

在尾门关闭过程中，尾门重力为恒定值，随着尾门的关闭，弹簧阻力逐渐增大，在尾门未接触到密封条前，为克服不断增大的弹簧阻力，电动弹簧的关闭动力不断增大。当尾门与密封条接触时尾门密封条被压缩，尾门关闭阻力显著增加，因此为克服增加的阻力，电动弹簧的关闭动力也显著增大。电动弹簧关闭动力及阻力的变化过程如图2所示，状态A为尾门与密封条接触时，状态B为尾门锁卡入锁钩，之后锁钩电机进入工作状态，将尾门拉至最终关闭状态。

图2 尾门关闭动力及阻力变化过程

如果后盖在关闭时阻力过大，在状态B时尾门锁未卡入锁钩，关闭阻力瞬间增大超过电动弹簧关闭动力，电动尾门会产生无法关闭的情况[1]。

图3 尾门锁未卡入锁钩时力的变化过程

3 影响因素分析及措施

对于尾门即将关闭时关闭阻力的测量，现场通常是使用测力计对电动尾门的静态压入力进行测量。所谓静态压入力是指总装零件对尾门的关闭阻力，即反作用力。也可以理解为整个尾门关闭系统在运行的最后阶段，尾门锁卡入锁钉钩瞬间的最大压力值，其检测方法如下图。静态压入力的参考值通常由开发部门定义，同时有一版电动弹簧关闭动力参数与其对应。当静态压入力超过该版参数对应的电动弹簧关闭动力时，电动尾门将会无法关闭；相反静态压入力低于该关闭动力时，电动尾门可以正常关闭。

图4 静态压入力测量方式

采用鱼骨图法对影响尾门关闭的因素从人、机、料、法、环五个方面进行分析，然后逐次寻找造成电动尾门无法关闭的主要原因。

图5 鱼骨图方法分析问题

3.1 工人操作

经检查工人操作和尺寸检测方法均按照操作指导进行。

3.2 工装夹具

经检查车身及后盖的安装夹具能够保证车身及后盖的尺寸及安装。

锁钩与锁的 Y向对中度同样对电动尾门关闭有很大影响，原因是传统非电动尾门为保证尾门外匹配有时需要借助锁钩进行尾门与侧围Y向缝隙调整，但对于电动尾门而言，如果通过借助锁钩调整尾门极易出现尾门锁被划伤的情况，同时电动尾门在关闭时受到锁钩的额外阻力将会出现电动尾门无法关闭的情况，如下图所示。

图6 尾门锁与锁钩不对中时受力分析

因此尾门锁钩的Y向居中程度是影响尾门关闭的主要因素之一，需要采用工装夹具来保证。

3.3 零件问题

对于匹配类问题需要逐一检查零件的尺寸和对问题的影响[2]以及零件在安装过程中是否状态发生变化，如变形等[3]。通常来说，除尾门锁钩Y向外，影响电动尾门关闭的主要影响因素还有密封间隙和电动尾门控制器参数（即电动弹簧关闭动力）。

（1）密封间隙对电动尾门各参数，如薄膜拔出力、静态压入力、漏水、路试异响、尾门关闭的影响如下表所示。

表1 ZP5 密封间隙对电动尾门影响情况

从表中可以看出，密封间隙对开启异响、漏水、路试异响等均有影响，因此不能简单通过调整密封间隙来解决尾门关闭的问题，而是要将密封间隙控制在合理的范围内。经检查该车型密封间隙在1.5mm的公差范围内。

图7 尾门密封条安装结构

（2）电动尾门控制器参数对电动尾门关闭情况的影响同时可以通过下表得出，使用第1版控制器参数时，电动尾门可以正常关闭，使用第2版控制器参数时出现了电动尾门无法关闭的情况，原因是第1版控制器参数对应的电动弹簧的关闭动力大于第2版，因此可以克服更大的尾门关闭阻力，由于控制器参数的切换造成尾门大批量出现关不上，证实尾门控制器参数是造成尾门关闭问题的主要因素之一。

表2 电动尾门控制器参数对电动尾门影响情况

（3）对于由零件带来的关闭阻力，可以通过拆除零件的方法逐一测得每个零件的阻力。经过试验，测得拆除尾门密封条后静态压入力下降30～70N，拆除机械弹簧和电动弹簧后静态压入力下降70～80N，拆除锁横梁饰板盖板后静态压入力降低9N（高配）和5N（低配），拆除尾门锁罩盖后静态压入力几乎不变。所以单个零件对尾门关闭系统的阻力值如表3。

表3 各零件关闭阻力测量结果

通过大量的数据采集及对外购零件的性能检测，我们发现锁横梁盖板和机械弹簧的阻力值相对稳定，并且技术参数都能达到图纸要求。而后盖密封条在后盖关闭时对后盖的阻力波动范围很大，那么降低密封条带来的阻力是比较可行也容易实现，并且在短时间内可以体现效果的手段。

通常我们通过投影的方法检查密封条的截面轮廓是否符合图纸要求，这是因为在后盖关闭时对密封条的挤压会使密封条压缩变形，而如果截面轮廓偏差，会导致密封条受压时变形方向改变，从而导致密封效果不佳及反弹阻力变化。我们挑选了两根生产批次分别为 a=10mm F=20N/200mm与a=10mm F=26N/200mm（a为密封条压缩量）的密封条，在同一台车上进行测试，实际结果显示在实车上的静态压入力值有30N的改变，证实尾门密封条压缩负荷是尾门关不上的主要因素之一。

3.4 安装方法

从车身至总装的零件安装逐一进行排查，确认零件的安装都有安装指导，但是车身预调并未提及尾门的预调。

尾门预调量是指总装零件安装后，尾门与车身的外匹配状态会发生变化，为保证尾门与车身外匹配处于良好的状态，一种方式可以在设计时考虑到尾门的变形[4]，同时在车身调整时对尾门进行相应的反向调整，使安装完总装零件后尾门与车身外匹配处于良好状态，车身调整型对尾门所做的调整预留量即为尾门预调量。该车型电动尾门一侧安装的是电动弹簧，而另一侧为机械弹簧，两个弹簧具有非对称性，在尾门预调时尾门拳头位置与侧围X向平整度也需考虑根据实际情况为非对称的。同时考虑到尾门和车身左右形状均为相同的，而左右侧拳头位置X向平整度预调量是不同的，因此在做车身预调量时需考虑左右侧缝隙同时存在非对称性，车身预调也是影响尾门正常关闭的因素之一，车身预调量试验通常需要在试制样车进行试验给出初步的预调量参考值，由于零件质量及车身尺寸的改善，在项目起步生产阶段随着项目车数量的增加可以根据此值进行优化改进，进而对车身尾门安装预调进行指导。

3.5 环境因素

经排查，零件安装时前后顺序及工位并未对关闭力产生影响。

4 措施

经过分析检查，引起电动尾门关闭问题的主要因素为尾门密封条压缩负荷、电动尾门控制器参数及尾门锁钩Y向对中，其次尾门预调量也存在一定的影响。因此制定措施如下：

（1）换用压缩负荷在下公差a=10mm F=20N/200mm（a为密封条压缩量）的密封条，将批次车辆静态压力值整体下调（需要注意的是，密封条对尾门漏水及异响等关键属性起到重要所用，因此密封条必须通过试装验证不会产生其他问题后才可以批量更换[5]）。

（2）经尾门控制器参数调整，将关闭动力值调整提高20N，尾门正常关闭的比例从50%提升至80%以上。

（3）为保证尾门锁与锁钩的 Y向对中，某车型设计了一款能将尾门锁钩与尾门锁进行居中的工装，如图8所示。

该工装的其主要目的是锁钩可以根据尾门锁的位置来定位，避免出现锁钩与锁不居中的情况，前提条件是除锁钩外总装零件装配后，尾门与车身的缝隙、平整度匹配完全靠零件尺寸、车身尺寸、尾门调整保证，不允许通过借助锁钩对尾门进行缝隙调整。工装上有两根拉绳，拉其中一根拉绳时，锁在工装上Y/Z向将处于自由状态，其Y/Z向位置完全由尾门锁决定，拉另外一根拉绳将锁钩锁止在工装上；最后开启尾门将锁钩打紧在车身上。这样锁钩的Y/Z向完全根据尾门的外匹配情况决定锁钩的位置，将汽车尾门锁钩安装调整的尺寸链缩短[6]，同时能保证锁钩和尾门锁的Y向对中，避免尾门关闭时尾门锁与锁钩不对中，产生碰撞带来的电动尾门无法关闭的情况。

（4）由于左右侧电弹簧和机械弹簧的差异带来的左右侧受力不对称的情况，最终确认在车身预调时尾门左右侧预调X向存在0.5mm差异，并将建议预调量写入操作指导中。

5 结论

综上所述，针对电动尾门无法关闭的情况，需要首先对下线车子进行电动尾门关闭测试，以同一台车子为例，连续关闭5次，如果出现1次尾门无法关闭的情况则为不合格。然后对该车进行静态压入力检测，建议测量3次取其平均值，如果出现静态压入力低于规定参考值，需要邀请开发一起进行问题分析，排查电动尾门控制器参数是否发生变化，是否出现电流异常等电器功能障碍导致电动尾门无法关闭；而对于静态压入力大于参考值出现的电动尾门无法关闭的情况，根据鱼骨图对各影响因素进行排查，其中对密封间隙、尾门锁钩Y向对中度进行重点排查，原因是两者对静态压入力有较大影响，其中一个因素波动都会引起电动尾门无法关闭。

对于电动尾门的工作原理可以归纳为，当电动尾门关闭时，从尾门接触密封条到尾门锁卡入尾门锁钩一挡位置时，如果尾门关闭阻力很大，超过了电动弹簧的关闭动力则会导致尾门出现回弹，通过调整尾门关闭阻力或提高电动弹簧关闭动力，当关闭阻力小于电动弹簧的关闭动力时，即可避免尾门回弹现象的产生。