汽車車門系統開閉耐久性試驗方法

王祥林，趙貝貝Wang Xianglin，Zhao Beibei

汽車車門系統開閉耐久性試驗方法

王祥林，趙貝貝
Wang Xianglin，Zhao Beibei

（北汽福田汽車股份有限公司，北京 102206）

在汽車車門系統開閉耐久性試驗中，有多項關鍵試驗條件，包括開閉耐久的總次數、開關門速度以及外部環境等；通過對用戶市場、用戶人群、市場環境的分析，明確各項關鍵試驗條件，使所有試驗工況貼近用戶實際使用工況，真實地反映產品使用壽命。

車門系統；開閉耐久；用戶工況

0 引 言

汽車車身系統的試驗條件與用戶的使用習慣、使用環境密切相關，以汽車車門系統耐久性試驗為例，建立一套基于用戶使用習慣和使用環境統計的試驗方法。

車門系統耐久性試驗主要用于驗證在高溫、低溫、高濕、粉塵、鹽霧等各種可能的環境條件下，汽車白車身、車門及周邊系統，包括鉸鏈、鎖閂、鎖扣、氣彈簧支撐桿、密封件、緩沖件、內外飾件、前照燈、電子電器部件等附件經受反復開閉的能力。

1 影響車門耐久性的關鍵條件

車門系統的使用壽命主要與承受關門時的能量沖擊以及周邊的使用環境相關，具體包括以下方面。

1.1 關門速度

關門速度決定了單次沖擊車門系統的能量大小。

1.2 開閉耐久總次數

車門系統在單次沖擊能量確定后，模擬環境下其能夠承受開閉耐久的總次數反應了產品的使用壽命。

1.3 溫濕度環境

車門系統需要具備在常溫常濕、極限高溫、極限低溫、高溫高濕等各種溫濕度環境下的正常運行能力。

1.4 粉塵環境

車門系統需要具備在粉塵濃度高的環境下正常運行的能力。

1.5 鹽霧環境

車門系統需要具備在高鹽堿的環境下正常運行的能力。

2 關門速度

根據我國目前的汽車消費人群分布特點，從汽車消費熱度高的地域抽樣20人。其中，北部沿海京津冀魯地區3人、東部滬蘇浙沿海3人、南部閩粵瓊沿海3人、東北遼吉黑地區2人、黃河中游晉陜豫內蒙古地區3人、長江中游鄂湘贛皖地區3人、西南云貴川渝桂地區3人[1]，其中抽樣男女比例為7∶3，年齡段中青壯年與老年（50歲為界）比例為8∶2。每人測試關門速度10次，其中外開內關5次，內開外關5次，得到200個關門速度，統計結果見表1。

表1 各關門速度的次數統計表

假設測得的關門速度服從正態分布N（，），為總體均數，為總體標準差。假定參與測試的用戶數量為，每人關閉車門次，則采集的測試數據個數為=×，測試數據分別為1、2……V[2]。

為了保證采樣數據的可信度，在條件允許的前提下、取值應盡可能大，個測試數據的均值和標準差分別為

將表1中數據代入式（1）、式（2），計算得到=2.03，=0.25。

為了保證所測試的關門速度能夠涵蓋大部分消費者實際用車過程中的關門速度，定義耐久試驗中車門關閉速度分布在90%置信區間，如圖1所示，則

－1.64≤≤+1.64（3）

即1.62≤≤2.44。

將極少數用戶的較大關門速度定義為濫用，其占比雖低，但對車門系統壽命影響大，試驗時必須涵蓋。在耐久試驗最后階段進行一定次數的濫用試驗，以保證車門在各種工況下性能完好。濫用試驗所選擇的車門關閉速度濫用分布在99%置信區間以外，即

濫用＞+ 2.58（4）

即濫用＞2.68。

較小關門速度對車門系統壽命影響小，不作強制要求。

圖1 各關門速度人數占比分布

由圖1可知，將關門速度分成3個區間段，分別為：（1）關門速度為1.0～1.5 m/s的人群定義為小力關門人群；（2）關門速度為1.6～2.5 m/s的人群定義為中力關門人群；（3）關門速度為2.6～3.0 m/s的人群定義為大力關門人群。

由抽樣用戶的關門習慣分析得出，小力關門人群占比5%，中力關門人群占比94%，大力關門人群占比1%。

如果要覆蓋所有用戶情況，會導致試驗中頻繁切換關門速度，所以為使試驗更具實施性，約定如下：（1）小力關門人群中關門速度1.5 m/s占40%，占比最大，此區間按1.5 m/s關門速度實施；（2）中力關門人群中關門速度2.1 m/s占31%，占比最大，此區間按2.1 m/s關門速度實施；（3）大力關門人群中關門速度3.0 m/s占50%，其對車門能量沖擊最強，此區間按3.0 m/s關門速度實施[3]。

3 車門開閉耐久總次數

根據商務部、發改委、公安部、環境保護部令2012年第12號《機動車強制報廢標準規定》，國內載貨汽車的使用年限為15年60萬公里。

結合國內用戶的使用習慣，通常早晨用車時左前門關門4次、右前門關門4次；中午用車時左前門關門6次、右前門關門4次；下午用車時左前門關門6次、右前門關門4次；晚上用車時左前門關門2次、右前門關門2次。統計每天各車門的關門次數，計算車門系統在整個生命周期中承受開閉的總次數，見表2。

表2 國內用戶開閉車門次數

4 外部環境

確定每個循環的車門開閉次數后，需要考慮外部環境條件，包括溫度、濕度、粉塵、鹽霧、車窗開閉狀態、關門速度等，并需要明確各外部環境所對應的開閉次數。

4.1 溫、濕度

目前，國內用戶的使用工況主要包括常溫常濕、高溫高濕、極限高溫、零度工況、極限低溫[4]。根據既往用戶使用環境統計，每年常溫常濕環境下的使用次數占比50%，高溫高濕環境下的使用次數占比20%，極限高溫環境下的使用次數占比10%，零度工況下的使用次數占比10%，極限低溫環境下的使用次數占比10%。以左前門為例，每年開閉6 570次為1個循環，整個試驗為15個循環。試驗中每個循環的溫、濕度工況占比與分布如圖2所示。

圖2 左前門在各溫、濕度下的運行次數

4.2 關門速度、車窗開閉狀態、粉塵、鹽霧

除溫、濕度外，還需明確關門速度、車窗開閉狀態、粉塵和鹽霧工況在每個循環的分布。

各關門速度試驗分布如圖3所示。

圖3 左前門在不同關門速度下的運行次數

車輛使用過程中，車窗關閉狀態占比50%，半開狀態占比35%，全開狀態占比15%。在每個循環周期進行一次鹽霧噴灑和粉塵噴灑，用于模擬沿海高鹽堿工況和西北地域沙塵工況。以左前門為例，在各工況下的運行次數如圖4所示。

圖4 左前門在不同車窗狀態下的運行次數

車門開閉時，外開內關、內開外關各占50%[5]。按照圖2、圖3、圖4的試驗要求變換溫濕度、開關門速度、車窗開閉狀態、粉塵和鹽霧等外部環境，如此往復15個試驗循環。其他車門的試驗條件參考左前門，按總次數比例分配各環境工況下的試驗次數，保證所有車門的試驗過程覆蓋用戶工況。

5 試驗過程參數控制

在試驗過程中，為了實時反應車門系統的狀態，需對多項參數進行定期監控，以了解各部位的功能和性能衰退情況，具體見表3。

表3 試驗過程參數控制

續表3

15個試驗循環完成后，根據記錄數據對汽車的車門開閉耐久性給出綜合性判定；如果出現產品故障，可根據故障所對應的工況有針對性地整改。

6 結束語

為了解決現有試驗標準與車門系統的關聯性和適用性較差問題，設計了汽車車門開閉耐久試驗方法，通過收集消費者數據或市場調研分析，獲取與用戶的使用習慣及環境強相關的數據信息，梳理出最適合車門系統的試驗條件及試驗方法。

試驗可根據車門系統所面向的不同消費人群、不同市場特點進行調整，貼近實際用戶工況。

當汽車智能網聯發展到一定程度，直接由車載T-BOX（Telematics BOX，遠程信息處理器）調取數據進行分析處理將更為精準，可逐步取代市場調研。

[1]傅連學，陳陌. 基于消費人群屬性和分類的汽車安全性影響力分析[J]. 上海汽車, 2016(9):24-30.

[2]漆暉. 汽車車門開閉耐久的試驗標準與方法研究[J]. 上海汽車, 2019(4):7.

[3]王作兵，張光銀，陳云濤，等. 淺談汽車車門閉合力控制模式[J]. 汽車實用技術, 2019 (3):154-155.

[4]索乾，朱天軍，孔現偉，等. 車四門兩蓋試驗臺的設計[J]. 河北工業科技, 2013(6):445-448.

[5]董天放，陳德立. 汽車車門耐久試驗臺的設計[J]. 汽車零部件, 2017(10):5.

2021-07-22

1002-4581（2021）06-0030-04

U463.83+4.07

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2021.06.009