Fabia行李艙蓋鎖失效技術攻關

摘要：本文介紹了Fabia行李艙蓋鎖的結構和原理及零公里出現的2種常規的故障模式。通過人、機、料、法、環、測等各因素對缺陷進行系統分析，并從焊接強度及鉚接工裝優化等方面進行了改進提升。同時對行李艙蓋鎖的原設計結構進行了優化，通過增加制動塊與釋放桿擋點的干涉量來提升結構的魯棒性，解決了行李艙蓋鎖失效的關鍵問題，有效杜絕了此類缺陷的復發，對類似鎖結構有一定的指導和參考意義。

關鍵詞：行李艙蓋鎖;異響;失效;結構優化;魯棒性

中國分類號：U461 文獻標識碼：A

1 背景及原理介紹

Fabia行李艙蓋鎖生產線及售后常見的問題主要有以下2類：一是行李艙蓋鎖開啟異響，會發出“噠噠”的連續異響，聲音非常明顯;二是行李艙蓋鎖功能問題，行李艙蓋鎖無法關閉。此款行李艙蓋鎖主要由驅動器和機構2部分組成，驅動器部分接受外部信號并通過驅動電機產生動力源，同時內部的傳動機構確保行李艙蓋鎖有效完成開鎖關鎖功能。機構部分主要為鎖體主結構，驅動電機通過機構部分的機械傳動完成行李艙蓋的鎖止和解鎖功能[1]。

為了更好地描述缺陷模式、控制措施和優化方案，首先介紹下行李艙蓋鎖的工作原理。從開鎖狀態到閉鎖狀態，鎖鉤處于打開狀態，空出的間隙能保證鎖丁鉤能彈出鎖鉤內的凹槽，機械結構中的棘爪、鎖鉤和鎖鉤襯套的開鎖位置如圖1所示，而驅動器部分與機構部分通過推桿、止動桿、釋放桿、棘爪和鎖鉤襯套進行連接和傳遞。行李艙蓋鎖由開鎖狀態變成鎖止狀態則是在行李艙蓋重力及人為操作的作用下，使行李艙蓋鎖鎖鉤與鎖丁鉤碰撞受力從而產生一個F1的作用力，推動鎖鉤產生轉動，從而帶動鎖鉤襯套轉動給白色推桿產生一個F2的作用力，推桿帶動止動桿向上運動，此時釋放桿便不受止動桿的約束在棘爪彈簧力F3的作用下，棘爪推動釋放桿向左運動，棘爪也同時向左運動，實現閉鎖功能。

閉鎖狀態到開鎖狀態。如圖2中①所示為驅動器部分的開鎖狀態，通過行李艙蓋開啟按鈕或者通過遙控鑰匙給予行李艙蓋鎖開鎖指令。行李艙蓋鎖的驅動電機接收到指令后動作，帶動蝸桿順時針轉動，齒輪通過與蝸桿的嚙合也受力產生順時針轉動力。當齒輪上的棘輪在轉動到釋放桿位置時，將釋放桿向左推開，釋放桿頭部向右運動，如圖2中②所示，并帶動機構部分的棘爪轉動，使其與鎖鉤脫離，鎖鉤在鎖鉤彈簧力的作用下順時針旋轉，行李艙蓋鎖便處于開鎖狀態。如上所述，按動行李艙蓋開關給驅動電機通電，電機上的蝸桿帶動蝸輪轉動，齒輪上的棘輪將釋放桿推開，此時鎖體打開。打開后電機并未停止轉動，為了保證行李艙蓋鎖的開啟功能，開鎖時電機的通電時間設計為0.6 s。如果沒有制動，蝸輪將轉動6-7圈才會停止轉動，而停的位置不固定，將影響下一次的開閉鎖功能。所以在開鎖過程中，齒輪上的制動塊在轉動到釋放桿的擋點上時，齒輪轉動由于受到阻力便會停止轉動，如圖2中④所示，電機也會強行停止，保證行李艙蓋鎖開鎖初始狀態的位置。

2 原因分析及措施

對于“噠噠”異響問題，第一步通過對缺陷一直可復現的行李艙蓋鎖進行單個行李艙蓋鎖通電測試，結果故障模式依1日存在，從而可以排除與車身尺寸及電壓匹配等其他相關可能因素。第二步把缺陷行李艙蓋鎖和合格行李艙蓋鎖的驅動器部分進行互換，即缺陷驅動器與正常機構部分組合，正常驅動器與缺陷機構部分組合，然后分別單個鎖體通電測試。結果缺陷驅動器與正常機構組合的鎖體能夠重現故障，而正常驅動器與缺陷機構部分組合則缺陷消失，最后再把缺陷驅動器與缺陷機構組合故障依然存在，從而判定異響缺陷跟驅動器相關，跟機構部分無關。鎖定缺陷后，對驅動器部分局部進行解剖，使其在通電運行時情況下內部傳動機構可見。分析中發現，行李艙蓋鎖在運行過程中齒輪不只轉動了1圈，而是一直在轉動，蝸輪上的制動塊在轉動到釋放桿的擋點上時，也并未停止而是繼續轉動并發出了“噠噠”的響聲。

對于第二種缺陷行李艙蓋鎖無法鎖止問題，在分析零件過程中發現一個現象，個別缺陷件在分析異響過程時，會出現無法關閉的情況，難道2種缺陷模式為同一原因導致的？對缺陷件進行分析后驗證了這個設想，由于齒輪在開鎖過程中一直打轉無法有效限位，導致在電機斷電后齒輪的停止位置不固定。當齒輪的停止位置在一定角度下，齒輪的棘輪剛好與釋放桿接觸，使釋放桿一直處于解鎖狀態，行李艙蓋鎖無法有效關閉。這樣就確定了行李艙蓋鎖開啟異響及行李艙蓋鎖無法關閉都是由于齒輪無法有效限位導致。確定了缺陷問題后，對缺陷件進行了整體解剖分析，通過對比缺陷件與正常零件，發現渦輪的制動塊存在擠壓變形（圖3）。

對于擠壓變形，將分別從材料、尺寸和裝配環節，來分析齒輪制動塊與釋放桿的擋點接觸干涉量不足的原因。首先分析了材料方面因素，齒輪的原材料為POM，型號為Delrin 500AL，其對應的Melt Mass-Flow Rate在190℃，在2.16 kg的條件下要求為12.0 - 16.8 g/10 min，缺陷件測量結果為14.9 g/10 min，符合要求。其次對2個匹配件的尺寸和釋放桿及其他相關尺寸進行了測量和分析，缺陷件及批量件均符合要求。

在排除了材料和單件尺寸的因素后，開始重點分析行李艙蓋鎖的裝配過程和零件本身的設計余量，確認下3方面因素對此缺陷構成不利影響，并分別采取了對應的控制措施。

2.1 行李艙蓋鎖焊接強度不足

焊接強度是通過拉脫力試驗和跌落試驗來監控的，焊接拉脫力試驗以往的控制要求是大于140 N。通過缺陷件的分析，發現部分缺陷件驅動器上下罩殼焊接處存在離縫，從而懷疑是焊接強度不良導致行李艙蓋鎖后續使用過程中碰撞破壞焊接強度，使驅動器內部的釋放桿和齒輪之間存在間隙和松動，在開關鎖過程中限位塊和止位點的不斷撞擊下產生變形。

針對這個風險，要求供應商優化焊接工藝提高焊接強度，控制標準從140 N提高到220 N，提高標準后通過跌落試驗的對比也可以發現行李艙蓋鎖的焊接情況有所改善（圖4）。通過提高焊接強度和拉脫力試驗的標準后，后續批量供貨零件，跌落試驗件及裝車件均為未現驅動器焊接松動的現象。

2.2 鉚接不到位

齒輪與釋放桿存在軸向間隙（圖5），未鉚接到位使齒輪軸向存在間隙，在開鎖過程中齒輪和釋放桿存在軸向跳動，導致齒輪的制動塊和釋放桿的擋點沒有足夠干涉量，從而在電機沖擊力下打滑產生異響。

查看鉚接工裝的結構和維護記錄，由于沒有輔助定位結構，鉚接夾具容易彎曲和損壞，且下部鉚釘定位銷易松動導致鉚接距離偏差，從而影響限位匹配。針對這個問題，要求供應商重新固定鉚釘夾具，并把鉚釘定位銷調高0.5 mm，增加了—個新的鉚接夾手作為輔助定位，確保行李艙蓋鎖及夾具在鉚接過程中可靠穩定鉚接夾具。調整后的零件進行了耐久試驗，將鉚釘通過了3 000次高溫耐久試驗，試驗符合設計要求。

為了避免下部鉚釘定位銷松動導致鉚接偏差，要求供應商增加—個過程控制點，并通過3D數模中選取了—個鉚接后高度尺寸，并在控制計劃中定義CKP關鍵尺寸（鉚接高度-1.0±0.1 mm），并作為SP關鍵控制點。

2.3 優化設計結構

通過對缺陷模式的分析，發現齒輪的制動塊和釋放桿的擋點接觸干涉量是一個重要的參數。由于齒輪的制動塊和釋放桿的擋點接觸位置都是圓角設計，齒輪的制動塊和釋放桿擋點成斜面接觸。當機構內部因其他各種因素導致傳動部件間存在間隙松動后，此處的干涉量將會損失，在電機沖擊力的作用下，齒輪會繞過釋放桿的擋點，從而導致鎖止失效，并產生異響的缺陷。

為了提高零件本生的可靠性和容錯性，指導供應商并要求從設計結構上進行優化，經過各方面的分析和驗證，最終確定下來增加齒輪制動塊的厚度，也就是增加齒輪制動塊和釋放桿擋點的接觸干涉量，來確保限位制動更為穩定可靠。厚度增加后進行驗證發現，齒輪制動塊厚度對行李艙蓋鎖的關閉功能會有影響，行李艙蓋鎖開鎖狀態到鎖止狀態，止推桿對釋放桿已無止推功能，釋放桿與齒輪接觸部位將向齒輪圓心位置轉動，使齒輪制動塊能繞過釋放桿擋點繼續順時針轉動。由于在關閉過程中，制動塊與擋點的間隙原有1mm，但當輪制動塊厚度增加過大時，齒輪制動塊由于與釋放桿擋點干涉而無法繼續順時針轉動，導致出現行李艙蓋鎖止后無法開啟的故障。綜合以上分析，決定將齒輪厚度增加0.6 mm（圖7），由原來的4.8 mm增加到5.4 mm，來提高制動塊與釋放桿擋點的干涉量，同時也不影響制動塊與擋點在鎖止過程中的正常運作。

3 結束語

Fabia行李艙蓋鎖通過對缺陷件和缺陷模式進行全面分析，找到了缺陷的原因及相關不利因素，并及時提出了優化方案。增加供應商內部終檢臺的檢測要求和改造優化終檢臺設備，增加自動記錄微型開關動作次數來識別缺陷模式并自動記錄的方式，在檢驗關卡增加了一道有效防線，為后續供貨零件的狀態提供了有效保障。最后通過對源頭因素的識別并進行有效的糾正和優化，包括提高驅動器罩殼的焊接強度和拉脫離實驗的標準，來提高行李艙蓋鎖的耐沖擊行和耐久性;驅動器齒輪的鉚接工裝夾具的優化改造，增加了齒輪和釋放桿連接的緊密性;要求供應商對齒輪尺寸進行優化，來提高行李艙蓋鎖的容錯性和可靠性。

【參考文獻】

[1] 呂大剛，宋鵬彥，崔雙雙，等.結構魯棒性及其評價指標[J].建筑結構學報，2011，32（11）：44-54.