CN113758722B - 一种车门关门能量的分析和控制方法 - Google Patents

一种车门关门能量的分析和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车门关门能量的分析和控制方法，属于汽车技术领域，本发明的控制方法根据车门关闭过程中的风阻、整车内部压力变化产生的气压阻、静态关门阻力、重力阻力、密封条压缩阻力、摩擦阻力，进行关门能量分析；通过数据库分析，设定关门能量控制指标，建立相关设计标准，在项目开发初期，将关门能量控制在合理范围，保证关门舒适性、关门声品质及关门耳压满足用户需求。该控制方法，在项目初期控制关门能量，减少用户抱怨、降低现有技术解决问题的周期和费用。

Description

一种车门关门能量的分析和控制方法
技术领域
本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种车门关门能量的分析和控制方法。
背景技术
车门是整车最常用的开闭件，与用户感知质量密切相关，尤其是低温环境下，非金属件的反力增加，车门关闭更显困难。关门能量的控制对整车感知质量、用户舒适性提升有着重要意义。车辆生产后，通过质保动态检测、道路试验或者用户反馈来发现车门关闭问题。相关专业解决关门问题时，基本上依靠改变非金属件状态来实现。
现阶段是在项目开发后期或流入市场用户使用后解决车门关闭问题，容易带来市场抱怨、影响品牌形象、也会带来周期和费用的增加。项目开发初期难以对车门关闭问题进行控制。现有技术缺点：车辆生产后，发现并解决问题，易产生用户抱怨；非金属件状态改变会增加生产周期和大量费用。
现有技术中还公开了一种车门最小关门能量和最小关门速度的测量方法，包括以下步骤：将待测车辆移至测试地点，并浸置预定时间，以使待测车辆温度与测试地点温度一致；调整待测车辆，使待测车辆处于密封状态，且后排座椅调整到直立和锁定位置，空调系统调整至内循环模式；将车门打开第一设定角度，关闭车门，测试最小关门速度；将车门打开第二设定角度，关闭车门，测试最小关门能量。本发明的测量方法，提高了测试结果准确性，便于根据不同设计阶段的车辆的测试数据做纵向对比，以及与对标车型进行横向对比。
此方法仅为关门能量和关门速度的一种测量方法，不能对关门能量进行分析和控制。本发明根据关门过程中的阻力来源，对关门能量进行分析和控制，解决车门关闭带来的关门舒适性、关门声品质及关门耳压等问题。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于关门过程中的阻力来源，进行关门能量分析和控制的方法。本发明主要涉及风阻、整车内部压力变化产生的气压阻、静态关门阻力、重力阻力、密封条压缩阻力、摩擦阻力，通过对标数据库、试验和仿真分析相结合，在项目开发初期对关门能量进行控制。
本发明通过如下技术方案实现：
一种车门关门能量的分析和控制方法，具体包括如下步骤：
第一步：获取常用关门速度，根据性别、身高、体重、年龄等不同驾驶人群的用车习惯，对乘用车进行关门测试，获取关门速度数据，经统计分析，确定常用关门速度为V常用；
第二步：获取最小关门速度，利用车门最小关闭速度测量设备，对乘用车进行关门测试，获取保证车门关闭的最小关门速度数据，确定最小关门速度为V最小；
第三步：选择用V最小或V常用关闭车门；
第四步：基于关门过程中的阻力来源，对各项阻力进行理论计算，得到关门能量理论值E理论；
第五步：基于关门过程中的阻力来源，对各项阻力进行试验测量；得到关门能量测量值e测量；
第六步：对各个车型的关门能量进行理论计算和试验测量，建立数据库，数据分析得出最小关门能量控制指标以及对最小关门能量影响的占比；
第七步：依据第六步的统计结果，对最小关门能量影响较大的阻力进行控制并建立相关标准，所述影响较大具体是指占比大于15％。
优选地，第四步、第五步或第六步所述的阻力为风阻力、整车内部压力变化产生的气压阻力、静态关门阻力、重力阻力、密封条压缩阻力和摩擦阻力。
优选地，第四步所述的关门能量理论值E理论＝E风阻+E气压+E静态关门-E重力+E密封条+E摩擦。
优选地，第五步所述的关门能量测量值e测量＝e风阻+e气压+e静态关门-e重力+e密封条+e摩擦。
优选地，第四步具体为：
①风阻力：非试验车门全开，用V最小关闭试验车门，记录车门锁半锁前车门速度V半锁，风阻力理论值E风阻即为1/2mv最小 2-1/2mv半锁 2；
②气压阻力：在试验车门上布置压力传感器，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录试验车门半锁时车门上压力P半锁、全锁时车门上压力P全锁、试验车门半锁到全锁的位移S1，气压阻力理论值E气压即为(P全锁-P半锁)×S1；
③静态关门阻力：将车门锁环与锁舌接触作为初始状态，缓慢关闭试验车门至门锁半锁，记录关门力为F半锁、关门位移为S2；再次关闭试验车门至门锁全锁，记录关门力为F全锁、关门位移为S1；静态关门阻力理论值E静态关门即为F半锁×S2+F全锁×S1；
④重力阻力：因车门铰链普遍内倾设计，车门关闭时，重力向下做功，有利于车门关闭。三维数据或者实车三坐标记录从车门初始位置到车门全锁位置车门质心的位移S3、三维数据或实车三坐标测量内倾角度辅助计算车门重心在位移方向上的分力F重力，重力阻力理论值E重力即为F重力×S3；
⑤密封条压缩阻力：密封条表面布置压力传感器，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录试验车门密封条表面压力P密封条、密封条压缩量为S4；密封条压缩阻力E密封条即为F密封条×S4；
⑥摩擦阻力：获取车门铰链及限位器表面摩擦系数μ铰链、μ限位器，车门铰链及限位器表面布置压力传感器，记录关门过程中铰链及限位器的压力F铰链、F限位器，记录车门关门过程中铰链及限位器的位移S5、S6；摩擦阻力E摩擦即为μ铰链×F铰链×S5+μ限位器×F限位器×S6。
优选地，第五步具体为：
①风阻力：将整备车门置于试验台上，模拟实车位置，铰链用光滑夹具替代、拆除限位器；标明车门锁半锁位置，关闭试验车门，使车门到半锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；风阻力测量值即为e风阻；
②气压阻力：整车状态下，非试验车门全开，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；整车状态下，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为气压阻力e气压；
③静态关门阻力：整车状态下，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；拆除试验车门门锁及车身锁环，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为静态关门阻力e静态关门；
④重力阻力：因车门铰链普遍内倾设计，车门关闭时，重力向下做功，有利于车门关闭。将整备车门置于试验台上，模拟实车位置，铰链用光滑夹具替代、拆除限位器。标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；将整备车门置于试验台上，铰链用光滑夹具替代并置于竖直方向、拆除限位器。标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0；两次试验差值即为重力阻力测量值e重力；
⑤密封条压缩阻力：整车状态下，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；拆除试验车门密封条及门洞密封条，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为密封条压缩阻力e密封条；
⑥摩擦阻力：整备车门置于试验台上，模拟实车位置，标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；铰链用光滑夹具替代、拆除限位器，标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为摩擦阻力测量值e摩擦。
优选地，第六步所述的最小关门能量控制指标为数据库中最小关门能量按照低到高的顺序排名前十的平均值；最小关门能量影响的占比为(单项阻力/最小关门能量)*100％。
优选地，第七步所述的建立相关标准具体为：(1)、泄压阀的参数设置及车门关闭后玻璃自行升降设置，可降低气压阻力；(2)、门锁结构优化及门锁内缓冲块材质优化设置，可降低静态关门阻力；(3)、车门质心位置及内倾角角度设置，用于提高重力在关门过程中的正向作用；(4)、车门及门洞密封条CLD及排气孔优化，用于降低密封条压缩阻力；(5)、车门限位器档位优化，用于降低限位器摩擦阻力。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明的一种车门关门能量的控制方法，在项目初期控制关门能量，减少用户抱怨、降低现有技术解决问题的周期和费用；
根据车门关闭过程中的阻力来源，进行关门能量分析；通过数据库分析，设定关门能量控制指标，建立相关设计标准，在项目开发初期，将关门能量控制在合理范围，保证关门舒适性、关门声品质及关门耳压满足用户需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明的一种车门关门能量的控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1的泄压阀优化示意图；
其中，b为a的剖视图；
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种车门关门能量的分析和控制方法，具体包括如下步骤：
第一步：获取常用关门速度，根据性别、身高、体重、年龄等不同驾驶人群的用车习惯，对乘用车进行关门测试，获取关门速度数据，经统计分析，确定常用关门速度为V常用；
第二步：获取最小关门速度，利用车门最小关闭速度测量设备，对乘用车进行关门测试，获取保证车门关闭的最小关门速度数据，确定最小关门速度为V最小；
第三步：选择用V最小或V常用关闭车门；
第四步：基于关门过程中的阻力来源，对各项阻力进行理论计算，得到关门能量理论值E理论；所述的阻力为风阻力、整车内部压力变化产生的气压阻力、静态关门阻力、重力阻力、密封条压缩阻力和摩擦阻力；关门能量理论值E理论＝E风阻+E气压+E静态关门-E重力+E密封条+E摩擦；
①风阻力：非试验车门全开，用V最小关闭试验车门，记录车门锁半锁前车门速度V半锁，风阻力理论值E风阻即为1/2mv最小 2-1/2mv半锁 2；
②气压阻力：在试验车门上布置压力传感器，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录试验车门半锁时车门上压力P半锁、全锁时车门上压力P全锁、试验车门半锁到全锁的位移S1，气压阻力理论值E气压即为(P全锁-P半锁)×S1；
③静态关门阻力：将车门锁环与锁舌接触作为初始状态，缓慢关闭试验车门至门锁半锁，记录关门力为F半锁、关门位移为S2；再次关闭试验车门至门锁全锁，记录关门力为F全锁、关门位移为S1；静态关门阻力理论值E静态关门即为F半锁×S2+F全锁×S1；
④重力阻力：因车门铰链普遍内倾设计，车门关闭时，重力向下做功，有利于车门关闭。三维数据或者实车三坐标记录从车门初始位置到车门全锁位置车门质心的位移S3、三维数据或实车三坐标测量内倾角度辅助计算车门重心在位移方向上的分力F重力，重力阻力理论值E重力即为F重力×S3；
⑤密封条压缩阻力：密封条表面布置压力传感器，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录试验车门密封条表面压力P密封条、密封条压缩量为S4；密封条压缩阻力E密封条即为F密封条×S4；
⑥摩擦阻力：获取车门铰链及限位器表面摩擦系数μ铰链、μ限位器，车门铰链及限位器表面布置压力传感器，记录关门过程中铰链及限位器的压力F铰链、F限位器，记录车门关门过程中铰链及限位器的位移S5、S6；摩擦阻力E摩擦即为μ铰链×F铰链×S5+μ限位器×F限位器×S6。
第五步：基于关门过程中的阻力来源，对各项阻力进行试验测量；得到关门能量测量值e测量；所述的阻力为风阻力、整车内部压力变化产生的气压阻力、静态关门阻力、重力阻力、密封条压缩阻力和摩擦阻力；关门能量测量值e测量＝e风阻+e气压+e静态关门-e重力+e密封条+e摩擦；
①风阻力：将整备车门置于试验台上，模拟实车位置，铰链用光滑夹具替代、拆除限位器；标明车门锁半锁位置，关闭试验车门，使车门到半锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；风阻力测量值即为e风阻；
②气压阻力：整车状态下，非试验车门全开，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；整车状态下，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为气压阻力e气压；
③静态关门阻力：整车状态下，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；拆除试验车门门锁及车身锁环，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为静态关门阻力e静态关门；
④重力阻力：因车门铰链普遍内倾设计，车门关闭时，重力向下做功，有利于车门关闭。将整备车门置于试验台上，模拟实车位置，铰链用光滑夹具替代、拆除限位器。标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；将整备车门置于试验台上，铰链用光滑夹具替代并置于竖直方向、拆除限位器。标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0；两次试验差值即为重力阻力测量值e重力；
⑤密封条压缩阻力：整车状态下，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；拆除试验车门密封条及门洞密封条，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为密封条压缩阻力e密封条；
⑥摩擦阻力：整备车门置于试验台上，模拟实车位置，标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；铰链用光滑夹具替代、拆除限位器，标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为摩擦阻力测量值e摩擦。
第六步：对各个车型的关门能量进行理论计算和试验测量，建立数据库，数据分析得出最小关门能量控制指标以及对最小关门能量影响的占比；所述的最小关门能量控制指标为数据库中最小关门能量按照低到高的顺序排名前十的平均值；最小关门能量影响的占比为(单项阻力/最小关门能量)*100％。
第七步：依据第六步的统计结果，对最小关门能量影响较大的阻力进行控制并建立相关标准，所述影响较大具体是指占比大于15％。
所述的建立相关标准具体为：(1)、泄压阀的参数设置及车门关闭后玻璃自行升降设置，可降低气压阻力；(2)、门锁结构优化及门锁内缓冲块材质优化设置，可降低静态关门阻力；(3)、车门质心位置及内倾角角度设置，用于提高重力在关门过程中的正向作用；(4)、车门及门洞密封条CLD及排气孔优化，用于降低密封条压缩阻力；(5)、车门限位器档位优化，用于降低限位器摩擦阻力。
如图2所示，以某车型大于15％的影响因素为例，说明具体的关门能量控制方法，(1)泄压阀优化降低气压阻力，首先建立内流场模型，利用CFD仿真，通过改变泄压阀的有效开孔面积、阀片角度及阀片重量(原方案有效开孔面积为10453.20mm2、阀片重量为3.65g、角度为19.80°)，确定最优方案(有效开孔面积为10614.40mm2、阀片重量为3.35g、阀片角度为12.85°)。试制最优方案样件并实车验证，关门能量降低约10％。(2)车门铰链内倾角由2.05°变为3.10°，车门关闭时重力作用增大有利于车门关闭，关门能量降低约6％。(3)车门密封条CLD优化，利用Marc仿真，改变密封条泡型，密封条原状态压缩反力50N/5mm变为35N/5mm，关门能量降低约12％。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (1)

1.一种车门关门能量的分析和控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
第一步：获取常用关门速度，根据性别、身高、体重、年龄不同驾驶人群的用车习惯，对乘用车进行关门测试，获取关门速度数据，经统计分析，确定常用关门速度为V常用；
第二步：获取最小关门速度，利用车门最小关闭速度测量设备，对乘用车进行关门测试，获取保证车门关闭的最小关门速度数据，确定最小关门速度为V最小；
第三步：选择用V最小或V常用关闭车门；
第四步：基于关门过程中的阻力来源，对各项阻力进行理论计算，得到关门能量理论值E理论；
第五步：基于关门过程中的阻力来源，对各项阻力进行试验测量；得到关门能量测量值e测量；
第六步：对各个车型的关门能量进行理论计算和试验测量，建立数据库，数据分析得出最小关门能量控制指标以及对最小关门能量影响的占比；
第七步：依据第六步的统计结果，对最小关门能量影响较大的阻力进行控制并建立相关标准，所述影响较大具体是指占比大于15％；
其中，第四步、第五步或第六步所述的阻力为风阻力、整车内部压力变化产生的气压阻力、静态关门阻力、重力阻力、密封条压缩阻力和摩擦阻力；
第四步所述的关门能量理论值E理论＝E风阻+E气压+E静态关门-E重力+E密封条+E摩擦；
第五步所述的关门能量测量值e测量＝e风阻+e气压+e静态关门-e重力+e密封条+e摩擦；
第四步具体为：
①风阻力：非试验车门全开，用V最小关闭试验车门，记录车门锁半锁前车门速度V半锁，风阻力理论值E风阻即为1/2mv最小 2-1/2mv半锁 2；
②气压阻力：在试验车门上布置压力传感器，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录试验车门半锁时车门上压力P半锁、全锁时车门上压力P全锁、试验车门半锁到全锁的位移S1，气压阻力理论值E气压即为(P全锁-P半锁)×S1；
③静态关门阻力：将车门锁环与锁舌接触作为初始状态，缓慢关闭试验车门至门锁半锁，记录关门力为F半锁、关门位移为S2；再次关闭试验车门至门锁全锁，记录关门力为F全锁、关门位移为S1；静态关门阻力理论值E静态关门即为F半锁×S2+F全锁×S1；
④重力阻力：三维数据或者实车三坐标记录从车门初始位置到车门全锁位置车门质心的位移S3、三维数据或实车三坐标测量内倾角度辅助计算车门重心在位移方向上的分力F重力，重力阻力理论值E重力即为F重力×S3；
⑤密封条压缩阻力：密封条表面布置压力传感器，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录试验车门密封条表面压力P密封条、密封条压缩量为S4；密封条压缩阻力E密封条即为F密封条×S4；
⑥摩擦阻力：获取车门铰链及限位器表面摩擦系数μ铰链、μ限位器，车门铰链及限位器表面布置压力传感器，记录关门过程中铰链及限位器的压力F铰链、F限位器，记录车门关门过程中铰链及限位器的位移S5、S6；摩擦阻力E摩擦即为μ铰链×F铰链×S5+μ限位器×F限位器×S6；
第五步具体为：
①风阻力：将整备车门置于试验台上，模拟实车位置，铰链用光滑夹具替代、拆除限位器；标明车门锁半锁位置，关闭试验车门，使车门到半锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；风阻力测量值即为e风阻；
②气压阻力：整车状态下，非试验车门全开，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；整车状态下，非试验车门全闭，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为气压阻力e气压；
③静态关门阻力：整车状态下，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；拆除试验车门门锁及车身锁环，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为静态关门阻力e静态关门；
④重力阻力：将整备车门置于试验台上，模拟实车位置，铰链用光滑夹具替代、拆除限位器；标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；将整备车门置于试验台上，铰链用光滑夹具替代并置于竖直方向、拆除限位器；标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0；两次试验差值即为重力阻力测量值e重力；
⑤密封条压缩阻力：整车状态下，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；拆除试验车门密封条及门洞密封条，用V最小关闭试验车门，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为密封条压缩阻力e密封条；
⑥摩擦阻力：整备车门置于试验台上，模拟实车位置，标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；铰链用光滑夹具替代、拆除限位器，标明车门锁全锁位置，关闭车门，使车门到全锁位置速度为0，记录关门能量设备数值；两次试验差值即为摩擦阻力测量值e摩擦；
第六步所述的最小关门能量控制指标为数据库中最小关门能量按照低到高的顺序排名前十的平均值；最小关门能量影响的占比为(单项阻力/最小关门能量)*100％；
第七步所述的建立相关标准具体为：(1)、泄压阀的参数设置及车门关闭后玻璃自行升降设置，可降低气压阻力；(2)、门锁结构优化及门锁内缓冲块材质优化设置，可降低静态关门阻力；(3)、车门质心位置及内倾角角度设置，用于提高重力在关门过程中的正向作用；(4)、车门及门洞密封条CLD及排气孔优化，用于降低密封条压缩阻力；(5)、车门限位器档位优化，用于降低限位器摩擦阻力。
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