某车型侧门关门能量优化

2019-11-13朱建华李瑞荣刘晶

汽车零部件 2019年10期

朱建华，李瑞荣，刘晶

(上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545000)

0 引言

汽车侧门的开关门感知质量是整车感知质量的重要组成部分。顾客在选购汽车时，都会打开和关闭汽车侧门，所以侧门的开关门感知质量是顾客早期就能感受到的感知质量。汽车侧门开关门感知质量主要包括挡位力感知质量、关门力感知质量和关门声音品质感知质量。挡位力感知质量是指侧门解锁后，把侧门从接近0°(文中指3°)打开到最大角度，再关闭到接近0°(未上锁)整个过程的感知质量。关门力感知质量是指接近0°时，侧门是否好关闭(使侧门完全上锁)的感知质量。关门声音品质感知质量是指侧门关闭时，所发出声音是否悦耳的感知质量。顾客通过感知开关门过程，来初步判断目标车型是否高档，质量是否可靠，而这个初步判断是一个很重要的“第一印象”，对顾客的认知和选购影响很大。

关门力感知质量和关门声音品质感知质量两者并不是完全独立、互不影响的。因为有了关门力，才会有侧门与侧围的碰撞，而这个碰撞就是一个初始激励，导致侧门发出声音，但发出什么样的声音，不仅与激励有关，还与侧门的具体结构有关。一般来说，关门力越小，关门声音响度越小，引起的颤振、杂音、延时也越小，顾客的感知质量越好[1]，所以降低关门力，不仅让顾客感觉关门轻便，提高关门力感知质量，还能提高关门声音品质感知质量，因此降低关门力对提高开关门感知质量有重要意义。

目前主流的评价关门力的指标为最小关门速度(简称关门速度或关闭速度，单位m/s)和最小关门能量(简称关门能量，单位J)，两者的关系如下：

(1)

式中：E为关门能量；J为侧门的转动惯量；v为关门速度；R为关门速度v对应的转动半径。两个评价指标各有优缺点：关门速度指标测量方便，便于在线质量监控，但不便用于深入分析研究；关门能量便于拆分分配和研究，但测量繁琐(侧门转动惯量J难以获得)。

综上所述及结合具体问题，本文作者采用关门能量为分析指标(即文中所述“关门力”等同于“关门能量”)，对某车型的关门力进行优化。

1 问题来源及描述

该车型在项目开发后期及量产初期，科室经理、部门总监及公司领导均反馈前、后侧门难关。该车型量产1年后，售后反馈前、后侧门难关，约引起85%的顾客抱怨。

1.1 顾客感知质量调研

顾客的主观感受是感知质量研究的最根本目的和最高评价指标。顾客感知质量调研的目的，就是获得真实的顾客主观感受信息，并找到顾客感受与关门能量之间的关系。顾客感知质量的调研，是一个非常复杂、系统、长期的过程，考虑到可行性，本文作者进行了一个小范围的顾客感知质量调研，形式为打分。

(1)调研对象：从同事中挑选12人，且体现性别、身高、体重的差异。

(2)调研车型：从市场上主流的SUV车型中挑选(优化对象为SUV)，且有档次、价位的差异。

(3)采用5分制：1分为非常不满意、2分为不满意、3分为一般、4分为满意、5分为非常满意。

(4)同一批人，对同一批车进行两轮打分。

调研的原始数据如表1、表2所示。

表1 第一轮顾客评分分

表2 第2轮顾客评分分

通过对两轮评分值的分析，发现顾客蒙××和刘××两轮的评分值差异较大(大于15%)，说明两位顾客评分值的重复性差，为“噪点”数据，予以剔除。

汇总所有车型的评分均值及对应侧门的关门能量，如表3所示。

根据各车型的评分和关门能量，拟合出关门能量与顾客满意度的关系模型为

y=-0.029 6x2+0.059 7x+3.983 9

(2)

拟合度R2=0.959 1，如图1所示。

表3 平均评分和关门能量

图1 关门能量与顾客满意度关系模型

通过顾客调研，可得出如下结论。

(1)该车型的顾客评分为1.6分，介于非常不满意和不满意之间，表明某车型的侧门难关问题确实存在。

(2)根据拟合出的关门能量与顾客满意度的关系模型，若要达到3分的顾客评分(顾客感知一般)，关门能量应小于6.86 J；若要达到3.5分的顾客评分(顾客感知介于一般和满意之间)，关门能量应小于5.17 J。

1.2 该车型的关门力分析

随机在线抽取30台该车型车，每台车4个侧门，共120个样本，测量其关门能量，如图2所示。

由统计数据发现：该车型的关门能量均值为8.28 J，有20%超过10 J。

综上所述，根据顾客调研和大样本数据采集，顾客对该车型的关门能量感知质量评分很低，关门能量很大，问题确实存在。

图2 该车型关门能量统计

2 优化改进目标的确定

选择厂内主打的4款车型为对象(每种车型选5台)，测量其关门能量，与该车型(重新选5台)进行均值对比，如图3所示。

图3 前、后侧门关门能量对比

根据测量数据，厂内4款车型的关门能量均值：前门4.12 J，后门5.57 J。

综合上文所述的顾客感知质量调研和厂内车型关门能量分析，综合考虑目标的实现难度，确定该车型的关门能量优化目标为：前门由7.3 J减小到5.17 J(减小2.13 J)，后门由7.04 J减小到5.57 J(减小1.47 J)，同时顾客感知质量评分大于3分。

3 优化方案的确定

3.1 优化对象的确定

影响关门能量的因素主要有：整车气阻耗能、主/次密封条耗能、车门抬升量耗能、铰链系统耗能、门锁系统耗能和限位器系统耗能[2]。

其中：

(1)整车气阻耗能占关门能量的30%以上，主要影响因素为整车内腔体积和整车气体泄漏量，对于量产车型，这两个值无法改变，故可排除在优化范围之外。

(2)主/次密封条耗能占关门能量的25%左右，主要影响因素为压缩量(单位mm)和压缩力[3](简称CLD，单位N/102mm)，可通过改变胶条的截面尺寸进行优化，周期费用也在可接受范围。同时，对比厂内车型的密封条压缩量和CLD数据如表4所示。该车型的前/后门的主/次密封的压缩量在5个车型中，属于较小值，不具备优化空间；该车型的前/后门主密封CLD在5个车型中，属于较大值，具有优化空间；该车型的前/后门次密封CLD在5个车型中，属于较小值，不具备优化空间。因此，该车型的前/后门主密封的CLD可确定为潜在优化目标。

表4 厂内车型密封条设计参数对比

(3)车门抬升量耗能占关门能量20%左右，一般都为负数(即车门抬升量为侧门的关闭提供助力)，主要影响因素为铰链轴线的内倾、外倾角[单位：(°)，内外倾角越大越好，但一般不超过3°]和侧门质心位置。对于已量产的该车型来说，侧门质心位置已不可变；而铰链轴线的内外倾角可通过改变铰链尺寸进行优化，周期费用可接受；同时，对比厂内车型的铰链倾角数据如表5所示。该车型的前门内倾角在5个车型中属于较高水平，不具备优化空间，前门后倾角在5个车型中，属于较小值，但考虑到后倾角对车门抬升量的影响很小，且容易造成与周边零件干涉，认为它不具备优化空间；该车型后门的内倾角在5个车型中，属于较小值，具备优化空间，后门后倾角不考虑。因此，该车型的后门抬升量可确定为潜在优化目标。

表5 厂内车型铰链倾角对比

(4)铰链系统耗能占关门能量不到5%，可排除在优化范围以外。

(5)门锁系统耗能占关门能量10%左右，主要影响因素为锁内部的弹簧力，因该车型的锁为借用件，且与整车安全相关，所以将门锁系统排除在优化范围以外。

(6)限位器系统耗能占关门能量不到5%，可排除在优化范围以外。

3.2 优化方案的确定

对于前、后门主密封的CLD，主要影响因素为胶条泡子的壁厚和减力槽数量，该车型的前后主密封条的截面一样，每根胶条的截面有两种，如图4所示。

图4 前后门主密封胶条截面

基于强度和耐磨性要求，胶条的壁厚必须大于1 mm。目前该车型前后门主密封胶条的截面1壁厚为2.2 mm，截面2壁厚为1.8 mm，所以制定优化方案如表6所示。

表6 优化方案汇总

同时考虑胶条的密封防水防尘性，经过普氏分析，为截面1选定方案4、截面2选定方案2。通过CAE仿真分析，优化后前门密封系统耗能可减小1.75 J，后门密封系统耗能可减小1.3 J。

对于后门的内倾角优化，通过改变上、下铰链的车身侧悬臂长度来实现，同时需要考虑开关门的运动间隙，且内倾角要小于3°，根据这些条件，通过普氏分析[4]，确定后门铰链倾角由1.0°改为2.2°(具体措施为上铰链车身侧的悬臂长度由49 mm减小到40.8 mm，下铰链车身侧的悬臂长度由45 mm增大到47.1 mm)。通过UG的虚拟仿真分析，此时车门抬升耗能可减小1.4 J。

将上述方案相结合，前门关门力预计可减小1.75 J，后门可减小2.7 J，前门略差于目标，后门远优于目标，但考虑整车气阻耗能的相应减小(关门速度降低会导致整车气阻耗能减小)，之前定的优化目标仍有可能实现。