汽車電動尾門關閉問題解決思路和方法

鄭翊，黃穎

三一汽車制造有限公司，湖南長沙 410000)

0 引言

近年來電子驅動技術快速發(fā)展，在汽車應用上越來越多，如電動座椅、電動尾門、電動車窗等，而且慢慢從奢華級配置趨于大眾化和普遍化[1]，一般的中高級車都會配置電動尾門。特別是SUV/MPV車身比較龐大，尾門比一般的轎車要重，如果通過人工開啟、關閉尾門，操作會很不方便，因此多數(shù)兩廂汽車都配備了電動尾門系統(tǒng)[2]。而在項目起步到批量生產這一過程中，采用電動尾門的車型，現(xiàn)場經(jīng)常會遇到電動尾門關閉問題[3]，即在汽車電動尾門自動關閉的過程中,在沒有障礙物的情況下,汽車電動尾門的控制系統(tǒng)檢測到關閉阻力過大啟動了緊急制動或是反方向運動的指令，觸發(fā)電器系統(tǒng)的防夾功能，從而使電動尾門無法關閉[4]。電動尾門回彈缺陷會極大地影響顧客對車輛質量好壞的感官判斷，是一個嚴重的功能缺陷[5]，因此研究汽車電動尾門關閉問題有著非常重要的意義。本文作者主要通過講述兩種不同類型的電動尾門關閉問題的分析思路和解決方法，總結相關經(jīng)驗，為后續(xù)車型的電動尾門關閉回彈問題提供參考。

1 車型A電動尾門關閉問題

車型A在項目期間發(fā)生批量電動尾門關閉問題，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)在沒有障礙物的情況下，缺陷車電動尾門在關閉行程最后階段無法關閉。一般來說，在尾門關閉過程中，動力部分主要指尾門重力和電動彈簧的關閉動力，而對尾門產生阻力的來源比較多，特別是在關閉行程的最后階段，如尾門緩沖塊、行李箱密封條、鎖鉤和鎖的Y向對中度、電動彈簧本身的阻力和空氣壓力等。為了分析問題的根本原因及量化電動尾門關閉阻力的大小，一般采用靜態(tài)壓入力來表示尾門即將關閉的關閉阻力，即整個尾門關閉系統(tǒng)在運行的最后階段，尾門鎖卡入鎖釘鉤的瞬間最大壓力值[3]。靜態(tài)壓入力的參考值通常由開發(fā)部門定義，一般來說要小于80～100 N。

如表1所示，從缺陷車和正常車的對比來看，缺陷車A-26靜態(tài)壓入力為154 N，正常車A-32靜態(tài)壓入力為90 N，可以明顯看到靜態(tài)壓入力過高的車子，尾門關閉都會回彈，靜態(tài)壓入力在90 N及以下，未發(fā)現(xiàn)缺陷，說明靜態(tài)壓入力偏大是問題發(fā)生的主要原因。

表1 缺陷車和正常車靜態(tài)壓入力的對比

1.1 問題分析方法

由于靜態(tài)壓入力的組成比較復雜，每一個因素對于靜態(tài)壓入力的影響和占比不一致。為了更快找到缺陷車靜態(tài)壓入力偏大的主要原因，一般采用拆解試驗分析方法。拆解試驗分析方法主要是在同樣的工況下，逐一拆除跟尾門關閉時有接觸的零件，每拆除一個零件測量一次靜態(tài)壓入力，兩次靜態(tài)壓入力的差值就是該零件的影響量，多次試驗取中間值。

圖1所示為拆解試驗及其結果，深灰色代表仍然無法關閉，淺灰色代表缺陷消失。可以看出：行李箱密封條和緩沖塊對A-26車靜態(tài)壓入力的影響比較大，拆除密封條后靜態(tài)壓入力降低了90 N，而緩沖塊的影響為10～40 N。

圖1 A-26車拆解試驗方案及結果

通過拆解試驗發(fā)現(xiàn)行李箱密封條和緩沖塊對靜態(tài)壓入力的貢獻較大。為了更好地分析具體是哪一段密封條影響最大，通常采用密封條截斷試驗方法。行李箱密封條截斷試驗方法本質上跟拆解試驗方法一致，目的是找到密封條不同分段對靜態(tài)壓入力的貢獻，即將密封條分解為不同的小段，一段一段地去除并且記錄每一段去除后靜態(tài)壓入力的變化，這樣就得到密封條不同區(qū)域對靜態(tài)壓入力的影響及占比。圖2為密封條切割試驗，表2是其結果，可以看到，密封條被分成了9份，具體的分段范圍可以參考單獨的車身零件，比如落水槽、車頂、尾燈板、后圍板等，有助于減輕后續(xù)分析密封間隙工作量。從結果中可以發(fā)現(xiàn)5～9段影響是相對較大的。

對于行李箱密封條來說，影響密封條對于尾門的作用力一般分成兩方面；一方面就是尾門在關閉后的密封間隙，密封間隙越小，密封條受擠壓力越大，對于尾門的反作用力就越大，就越難關閉；還有一方面就是密封條本身的特性，如密封條壓縮載荷和截面投影，經(jīng)過檢查均合格。

圖2 密封條截斷試驗區(qū)域

表2密封條截斷試驗結果

切割區(qū)域靜態(tài)壓入力/NΔ/mm是否回彈原始狀態(tài)168-是1160-8是2150-10是31500是4148-2是5124-24是6100-24是763-36否857-16否945-12否

如圖3所示，查看ZP7狀態(tài)下缺陷車的關閉間隙，可以發(fā)現(xiàn)有緩沖塊時D～G、L～N密封間隙都是超下差的，通過密封條截斷試驗已知這幾段對靜態(tài)壓入力影響比較大，對回彈是不利的，說明ZP7狀態(tài)下密封間隙偏小是導致靜態(tài)壓入力偏大的一個因素。檢查ZP5密封間隙，ZP5狀態(tài)下密封間隙合格，這就說明在ZP7狀態(tài)下尾門鎖鉤和緩沖塊的錯誤調整導致密封間隙偏小。對比緩沖塊拆掉前后的密封間隙，發(fā)現(xiàn)緩沖塊拆掉后，對于匹配和密封間隙的影響都比較大，說明緩沖塊起了相當大的調整作用，實際上尾門調整更多的是靠鎖鉤來實現(xiàn)，緩沖塊應該更多地起支撐作用，防止路試時尾門晃動異響。

通常開發(fā)部門規(guī)定，緩沖塊的調整要求是需要通過薄膜試驗，即薄膜能夠抽出。查看缺陷車的緩沖塊調整情況，發(fā)現(xiàn)薄膜無法抽出，如圖4所示，同樣證明緩沖塊調整不到位是問題的主要原因。

圖3 缺陷車ZP7密封間隙數(shù)據(jù)和拆除緩沖塊前后的密封間隙

圖4 車型A緩沖塊薄膜試驗及結果

1.2 問題解決措施

通過上述的分析，作者發(fā)現(xiàn)車型A電動尾門關閉問題是車間調整問題。尾門鎖鉤X向往前調整過多，同時使用緩沖塊來調整尾門匹配，導致密封間隙小，引起緩沖塊抽拔力過大，進而導致靜態(tài)壓入力偏大致使無法關閉。通過明確車間尾門調整需求，要求車間嚴格按照裝配要求進行鎖鉤和緩沖塊的調整，問題很快就得到解決。

2 車型B電動尾門關閉問題

有車型A電動尾門關閉問題的成功經(jīng)驗，首先關注車型B缺陷車的靜態(tài)壓入力，在同等的情況下(四門關閉、空調開啟狀態(tài)、相關零件均裝配完全)，通過對比缺陷車和正常車的靜態(tài)壓入力，發(fā)現(xiàn)整車尾門的靜態(tài)壓入力在40 N左右，而且缺陷車和正常車的差異并不大，并且和車型A缺陷車靜態(tài)壓入力(100 N以上)對比，車型B的靜態(tài)壓入力處于一個較低的水平，如表3所示。

表3 車型B缺陷車的靜態(tài)壓入力和防夾力對比

2.1 問題分析方法

車型A主要是尾門靜態(tài)壓入力太大導致尾門無法關閉，相比起來車型B的靜態(tài)壓入力處于一個較低的水平。而且在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，車型B尾門是在關閉過程中緊急制動，此時緩沖塊尚未完全壓縮，靜態(tài)壓入力的評價體系不適合此種類型的缺陷。

對電動尾門進行受力分析，靜態(tài)壓入力屬于阻力部分，而尾門關閉的動力包括尾門重力、電動彈簧的關閉動力，尾門重力一般在關閉過程中為恒定值，那么需要進一步證明是否是電動彈簧的關閉動力不足導致車型B的尾門回彈。

由于在這種缺陷模式下，尾門與密封條、緩沖塊、鎖扣板、衣帽架有部分接觸，那么密封條、緩沖塊、鎖扣板和衣帽架對尾門同樣有阻力作用。參考其他車型的經(jīng)驗，同樣需要檢查相關因素。如圖5所示，發(fā)現(xiàn)阻力部分各項因素都在理論公差內，且零件檢測報告都合格，仍然發(fā)生尾門關閉問題。因此，電動彈簧的關閉動力不足是問題的主要原因，需要開發(fā)部門重新定義尾門控制器參數(shù)，因為不同尾門控制器參數(shù)對應電動彈簧關閉動力不一樣，設置更強的電動彈簧關閉動力可以克服更大的尾門關閉阻力。

圖5 車型B電動尾門關閉問題魚刺圖

2.2 問題解決措施

參數(shù)是開發(fā)部門設置，但實際上尾門控制器參數(shù)不一定滿足現(xiàn)場最差工況下的需求。因此，與開發(fā)部門溝通后，為保證較差工況下也能避免電動回彈的發(fā)生，采用以下的措施：(1)將車身鎖鉤調到最底端，此時密封間隙最小，大大增加關閉阻力；(2)刷新版控制器參數(shù)進行尾門自學習；(3)尾門自學習完畢后，將車身鎖鉤調到合適位置；(4)檢測是否存在尾門關閉回彈，如果仍然存在，重新進行步驟(1)—(3)，制定尾門控制器新參數(shù)。經(jīng)過上述幾步，重新設置尾門控制器參數(shù)后，缺陷消失，問題得到解決。

3 結論

通過兩種車型電動尾門回彈問題的分析和解決，得到了以下幾點結論：

(1)靜態(tài)壓入力是目前評價電動尾門關閉回彈受力體系中常用的評價方式和數(shù)據(jù)，但只適用于尾門關閉最后行程中，適用的邊界范圍還需進一步討論。

(2)若因為靜態(tài)壓入力較高導致的尾門關閉回彈，可以使用拆解試驗和密封條截斷試驗兩種分析方法。通過拆解試驗發(fā)現(xiàn)影響靜態(tài)壓入力的主要影響因素，通過密封條截段試驗發(fā)現(xiàn)密封條和關閉間隙重點影響區(qū)域，明確主要原因及解決方向。這兩種方法在其他車型、其他部位關閉問題上也能夠應用，如四門關閉力問題。

(3)對于前期標定尾門控制器參數(shù)的車輛，建議尾門調整至合格范圍內最難關狀態(tài)，即尾門密封間隙最小、密封條壓縮負荷最大或者鎖鉤位置不均中等不利工況下進行尾門控制器參數(shù)設置。