淺析汽車門鎖解鎖力

張丙戰(zhàn)

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

淺析汽車門鎖解鎖力

張丙戰(zhàn)

（上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

開門力在車輛開發(fā)階段存在比較的的波動，不能滿足使用需要，車輛量產(chǎn)階段，開門力在下線檢測出現(xiàn)偶發(fā)性偏差。本文通過理論分析及與試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究對的開門力的影響因素，為實(shí)際中出現(xiàn)的開門力大及關(guān)門力大等故障提供相關(guān)的理論及解決方案，避免問題解決出現(xiàn)方向性誤判。

解鎖力；載荷；密封力

0 引言

汽車門鎖系統(tǒng)是一個裝在車門及其立柱上能降車門可靠鎖緊并通過其內(nèi)部機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)開啟及鎖止功能的裝置。由于汽車門鎖鎖緊機(jī)構(gòu)是汽車門鎖的核心機(jī)構(gòu)，它直接關(guān)系到門鎖的安全，因此在設(shè)計(jì)時需要考慮它的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面處理和熱處理等多方面的因素，這些因素直接影響了鎖緊機(jī)構(gòu)的性能。門鎖作為汽車的一個重要安全部件，不僅僅要求能夠滿足車門在關(guān)閉時防止陌生人隨意進(jìn)出，提供防盜的功能，同時還要求具備安全可靠性，在汽車行駛或發(fā)生碰撞時車門不能自動打開,碰撞發(fā)生后能正常開啟。

隨著汽車設(shè)計(jì)的不斷演變和發(fā)展，相繼出現(xiàn)了勾簧式、舌簧式、齒輪齒條式、凸輪式和卡板式的汽車門鎖。由于勾簧和舌簧式門鎖不能承受縱向載荷，目前已經(jīng)被淘汰。齒輪齒條式和凸輪式門鎖，對車門的配合要求精度較高，主要用于轎車。目前最為廣泛使用的是卡板式門鎖，由于嚙合可靠，強(qiáng)度高，安全可靠，目前適用于各種車輛。本文不對門鎖系統(tǒng)進(jìn)行分析，僅對其中關(guān)鍵的受力部分—鎖緊機(jī)構(gòu)（卡板式）進(jìn)行分析，簡要說明車門解鎖力影響因素及改善手段，從而為車門提升感知質(zhì)量提供保證。

1 理論分析及試驗(yàn)驗(yàn)證

1.1 理論分析

為了便于進(jìn)行受力狀況的分析，簡化門鎖結(jié)構(gòu)，門鎖外圍傳動機(jī)構(gòu)及支架、外殼等均不在考慮范圍，單獨(dú)考慮棘輪、棘爪的嚙合及受力情況。

圖1 門鎖內(nèi)部受力圖

為了便于計(jì)算及定性進(jìn)行分析，簡化受力模型，忽略彈簧力及其他運(yùn)動阻力，根據(jù)理論力學(xué)可知。

δ——摩擦系數(shù)

綜上可得出：

從上述公式中可知：解鎖力與載荷所承受的載荷成正比。

以上說明載荷越大，相應(yīng)的解鎖力也就越大，通過內(nèi)開把手開啟車門的力就越大。如果載荷達(dá)到一定程度，客戶在使用內(nèi)把手開門過程中出現(xiàn)力大到不舒適的情況就出現(xiàn)了車門開啟操作力大的故障現(xiàn)象。如果載荷過小，客戶在開門過程中感受不到門鎖是否已經(jīng)被打開，即不能給客戶正確的開門反饋，同樣存在風(fēng)險，因?yàn)椴恢螘r車門被打開了。

1.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

為了校驗(yàn)理論分析的結(jié)果，選取一把門鎖進(jìn)行測試，將門鎖裝在測試臺上，分別給出不同的載荷，來測試解鎖力，通過試驗(yàn)實(shí)際測得數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)（解鎖力與門鎖所承受載荷的關(guān)系）

通過試驗(yàn)測試結(jié)果可以擬合出解鎖力與門鎖所承受的載荷的關(guān)系曲線。

F3=K×F+C

F3――解鎖力 K――門鎖剛度系數(shù)

F――載荷力 C――常數(shù)（與門鎖本身有關(guān)）

試驗(yàn)結(jié)果表明，解鎖力與門鎖所承受的載荷的關(guān)系近似的成線性正比關(guān)系。

2 門鎖所承受載荷的來源

門鎖所承受載荷來源，包含門鎖卡板的回位力、密封膠條壓縮產(chǎn)生的密封力、車門系統(tǒng)時效性反力以及零件制造誤差產(chǎn)生的額外反力等。

2.1 密封力

車門密封條，在汽車中起了介質(zhì)密封作用，能隔離駕駛室與外部空間，能有效地降低風(fēng)噪聲，并且能防止外部風(fēng)沙、雨水及塵土等物質(zhì)侵人車內(nèi)。同時，密封條可以在一定程度上緩解車輛行駛過程中車門的振動，提高車輛乘坐舒適性。但是由于密封條的這種性能要求，往往與汽車門鎖的載荷構(gòu)成矛盾關(guān)系。

車門在關(guān)閉狀態(tài)時，密封條受到擠壓，產(chǎn)生一個反向的作用力，作用于車門與密封條的配合位置。密封條對車門門鎖的影響即來源于此反向作用力對車門門鎖的作用。此反向作用力的大小主要由密封條本身的非線性特征和壓縮量決定。密封條的非線性特征取決于其截面設(shè)計(jì)，以及泡管的壓縮負(fù)荷。

2.2 車門系統(tǒng)時效反力

在進(jìn)行全球客戶質(zhì)量評定時，車門解鎖力大一直是影響項(xiàng)目開發(fā)階段或整車一次性下線合格率重要問題點(diǎn)，投入相當(dāng)多的精力進(jìn)行公關(guān)但是難見明顯的效果，但是在車子放置一段時間后，再去檢查車輛，發(fā)現(xiàn)功能正常，以前的故障缺陷不存在了。

圖3 關(guān)閉速度時序相對變化曲線

如圖3所示。

變化區(qū)間 ①，車輛下線0～24小時區(qū)段，密封力快速衰減。

變化區(qū)間 ②，車輛下線24小時～3周區(qū)段，密封力緩慢衰減。

變化區(qū)間 ③，車輛下線3周以后區(qū)段，密封力微弱衰減，趨于穩(wěn)定。

以上數(shù)據(jù)摘自“車門關(guān)閉性能時效研究”。

2.3 額外的載荷

欲分析門鎖額外載荷的來源，就需要了解門鎖處的結(jié)構(gòu)，主要由：車門內(nèi)板、車門內(nèi)板、鎖體、鎖扣、B柱或C柱（含側(cè)圍）、密封條組成（圖4）。

圖4 門鎖處的邊界結(jié)構(gòu)

主要的組裝關(guān)系為：車門內(nèi)板通過包邊與車門外板連接、門鎖固定在車門內(nèi)板上、鎖扣固定在B柱或C柱上、密封條固定在B柱或C柱上、密封條的可壓縮面與車門內(nèi)板配合。

質(zhì)量目標(biāo)：車門外板與側(cè)圍外板不得有面差，即共面。

這就形成了一個閉環(huán)的尺寸鏈，最終內(nèi)間隙吸收了所有零件的制造誤差。所有零件的制造誤差累積無法滿足內(nèi)間隙的檢測質(zhì)量目標(biāo)為15±1 mm（14～16 mm），內(nèi)間隙不符合設(shè)計(jì)目標(biāo)，進(jìn)而影響到密封力不能滿足設(shè)計(jì)要求[1]，最終體現(xiàn)在車門解鎖力上。

車門內(nèi)間隙是我們的主要控制對象，同時也是白車身制造的質(zhì)量難題。下面對某款車型的制造過程進(jìn)行剖析，從而了解車門內(nèi)間隙不合格的原因（圖5）。

圖5 某車型不合格的原因

從某車型制造系統(tǒng)的剖析可以看出零件制造合格率低、焊接質(zhì)量差、裝配精度不足都是造成質(zhì)量質(zhì)量缺陷的主要因素。以往門鎖解鎖力大總是在門鎖系統(tǒng)上找原因，本身就是找錯了方向，不能從根本上解決問題。從對某車型的剖析上也是我們了解門鎖解鎖力大的根本原因是系統(tǒng)制造精度差。只有在根本原因上下功夫才能提高整個系統(tǒng)的綜合水平。

3 結(jié)束語

為了獲得良好的解鎖力，要綜合應(yīng)用多項(xiàng)措施：

（1）選用合適而質(zhì)量穩(wěn)定的門鎖，在零部件層面上對零件的一致性進(jìn)行監(jiān)控，必要時可以調(diào)用查看供應(yīng)商的監(jiān)控數(shù)據(jù)，從而獲得合適的門鎖回位力，同時保證零件的一致性，減小車門系統(tǒng)的質(zhì)量波動；

（2）與供應(yīng)商一起分析探討各部位各密封截面，借助計(jì)算機(jī)輔助仿真分析軟件進(jìn)行虛擬分析，從而獲得密封截面的受力、變形等仿真數(shù)據(jù)，從而得出合適的虛擬CLD曲線；同時在零部件實(shí)物階段進(jìn)行實(shí)物的測試對比，以獲得符合設(shè)計(jì)狀態(tài)且穩(wěn)定的零件。

（3）由于車門系統(tǒng)時效反力的客觀存在，對車門解鎖力進(jìn)行評價時，應(yīng)在消除密封力快速衰減階段以后，方能得到正確的判定。

（4）制造質(zhì)量應(yīng)從單件零件質(zhì)量、焊合總成零件質(zhì)量、裝配（匹配）質(zhì)量，檢測等方面重點(diǎn)控制，提高制造一致性。根據(jù)以上分析密封條質(zhì)量、車門調(diào)整裝配質(zhì)量、車門包邊質(zhì)量及鎖扣調(diào)整等應(yīng)為制造重中之重的監(jiān)控區(qū)域。

[1]2017年汽車車門系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)論壇.汽車工程手冊.

U472.41 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

張丙戰(zhàn)（1982—），男，本科。研究方向?yàn)檐囬T附件方面。