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相結合的方法，研究對的開門力的影響因素，為實際中出現(xiàn)的開門力大及關門力大等故障提供相關的理論及解決方案，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部機構實現(xiàn)開啟及鎖止功能的裝置。由于汽車門鎖鎖緊機構是汽車門鎖的核心機構，它直接關系到門鎖的安全，因此在設計時需要考慮它的材料選擇、結構設計、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構的性能。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閉時防止陌生人隨意進出，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。

隨著汽車設計的不斷演變和發(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)進行分析，僅對其中關鍵的受力部分—鎖緊機構（卡板式）進行分析，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量提供保證。

1 理論分析及試驗驗證

1.1 理論分析

為了便于進行受力狀況的分析，簡化門鎖結構，門鎖外圍傳動機構及支架、外殼等均不在考慮范圍，單獨考慮棘輪、棘爪的嚙合及受力情況。

圖1 門鎖內部受力圖

為了便于計算及定性進行分析，簡化受力模型，忽略彈簧力及其他運動阻力，根據理論力學可知。

δ——摩擦系數

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，相應的解鎖力也就越大，通過內開把手開啟車門的力就越大。如果載荷達到一定程度，客戶在使用內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被打開，即不能給客戶正確的開門反饋，同樣存在風險，因為不知何時車門被打開了。

1.2 試驗驗證

為了校驗理論分析的結果，選取一把門鎖進行測試，將門鎖裝在測試臺上，分別給出不同的載荷，來測試解鎖力，通過試驗實際測得數據如圖2所示。

圖2 試驗數據（解鎖力與門鎖所承受載荷的關系）

通過試驗測試結果可以擬合出解鎖力與門鎖所承受的載荷的關系曲線。

F3=K×F+C

F3――解鎖力 K――門鎖剛度系數

F――載荷力 C――常數（與門鎖本身有關）

試驗結果表明，解鎖力與門鎖所承受的載荷的關系近似的成線性正比關系。

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、密封膠條壓縮產生的密封力、車門系統(tǒng)時效性反力以及零件制造誤差產生的額外反力等。

2.1 密封力

車門密封條，在汽車中起了介質密封作用，能隔離駕駛室與外部空間，能有效地降低風噪聲，并且能防止外部風沙、雨水及塵土等物質侵人車內。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成矛盾關系。

車門在關閉狀態(tài)時，密封條受到擠壓，產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計，以及泡管的壓縮負荷。

2.2 車門系統(tǒng)時效反力

在進行全球客戶質量評定時，車門解鎖力大一直是影響項目開發(fā)階段或整車一次性下線合格率重要問題點，投入相當多的精力進行公關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。

以上數據摘自“車門關閉性能時效研究”。

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構，主要由：車門內板、車門內板、鎖體、鎖扣、B柱或C柱（含側圍）、密封條組成（圖4）。

圖4 門鎖處的邊界結構

主要的組裝關系為：車門內板通過包邊與車門外板連接、門鎖固定在車門內板上、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板配合。

質量目標：車門外板與側圍外板不得有面差，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間隙的檢測質量目標為15±1 mm（14～16 mm），內間隙不符合設計目標，進而影響到密封力不能滿足設計要求[1]，最終體現(xiàn)在車門解鎖力上。

車門內間隙是我們的主要控制對象，同時也是白車身制造的質量難題。下面對某款車型的制造過程進行剖析，從而了解車門內間隙不合格的原因（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、焊接質量差、裝配精度不足都是造成質量質量缺陷的主要因素。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 結束語

為了獲得良好的解鎖力，要綜合應用多項措施：

（1）選用合適而質量穩(wěn)定的門鎖，在零部件層面上對零件的一致性進行監(jiān)控，必要時可以調用查看供應商的監(jiān)控數據，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)的質量波動；

（2）與供應商一起分析探討各部位各密封截面，借助計算機輔助仿真分析軟件進行虛擬分析，從而獲得密封截面的受力、變形等仿真數據，從而得出合適的虛擬CLD曲線；同時在零部件實物階段進行實物的測試對比，以獲得符合設計狀態(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，對車門解鎖力進行評價時，應在消除密封力快速衰減階段以后，方能得到正確的判定。

（4）制造質量應從單件零件質量、焊合總成零件質量、裝配（匹配）質量，檢測等方面重點控制，提高制造一致性。根據以上分析密封條質量、車門調整裝配質量、車門包邊質量及鎖扣調整等應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)新技術論壇.汽車工程手冊.

U472.41 文獻標示碼：A

張丙戰(zhàn)（1982—），男，本科。研究方向為車門附件方面。