浅析汽车门锁解锁力

张丙战

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 545007)

浅析汽车门锁解锁力

张丙战

（上汽通用五菱汽车股份有限公司 545007)

开门力在车辆开发阶段存在比较的的波动，不能满足使用需要，车辆量产阶段，开门力在下线检测出现偶发性偏差。本文通过理论分析及与试验相结合的方法，研究对的开门力的影响因素，为实际中出现的开门力大及关门力大等故障提供相关的理论及解决方案，避免问题解决出现方向性误判。

解锁力；载荷；密封力

0 引言

汽车门锁系统是一个装在车门及其立柱上能降车门可靠锁紧并通过其内部机构实现开启及锁止功能的装置。由于汽车门锁锁紧机构是汽车门锁的核心机构，它直接关系到门锁的安全，因此在设计时需要考虑它的材料选择、结构设计、表面处理和热处理等多方面的因素，这些因素直接影响了锁紧机构的性能。门锁作为汽车的一个重要安全部件，不仅仅要求能够满足车门在关闭时防止陌生人随意进出，提供防盗的功能，同时还要求具备安全可靠性，在汽车行驶或发生碰撞时车门不能自动打开,碰撞发生后能正常开启。

随着汽车设计的不断演变和发展，相继出现了勾簧式、舌簧式、齿轮齿条式、凸轮式和卡板式的汽车门锁。由于勾簧和舌簧式门锁不能承受纵向载荷，目前已经被淘汰。齿轮齿条式和凸轮式门锁，对车门的配合要求精度较高，主要用于轿车。目前最为广泛使用的是卡板式门锁，由于啮合可靠，强度高，安全可靠，目前适用于各种车辆。本文不对门锁系统进行分析，仅对其中关键的受力部分—锁紧机构（卡板式）进行分析，简要说明车门解锁力影响因素及改善手段，从而为车门提升感知质量提供保证。

1 理论分析及试验验证

1.1 理论分析

为了便于进行受力状况的分析，简化门锁结构，门锁外围传动机构及支架、外壳等均不在考虑范围，单独考虑棘轮、棘爪的啮合及受力情况。

图1 门锁内部受力图

为了便于计算及定性进行分析，简化受力模型，忽略弹簧力及其他运动阻力，根据理论力学可知。

δ——摩擦系数

综上可得出：

从上述公式中可知：解锁力与载荷所承受的载荷成正比。

以上说明载荷越大，相应的解锁力也就越大，通过内开把手开启车门的力就越大。如果载荷达到一定程度，客户在使用内把手开门过程中出现力大到不舒适的情况就出现了车门开启操作力大的故障现象。如果载荷过小，客户在开门过程中感受不到门锁是否已经被打开，即不能给客户正确的开门反馈，同样存在风险，因为不知何时车门被打开了。

1.2 试验验证

为了校验理论分析的结果，选取一把门锁进行测试，将门锁装在测试台上，分别给出不同的载荷，来测试解锁力，通过试验实际测得数据如图2所示。

图2 试验数据（解锁力与门锁所承受载荷的关系）

通过试验测试结果可以拟合出解锁力与门锁所承受的载荷的关系曲线。

F3=K×F+C

F3――解锁力 K――门锁刚度系数

F――载荷力 C――常数（与门锁本身有关）

试验结果表明，解锁力与门锁所承受的载荷的关系近似的成线性正比关系。

2 门锁所承受载荷的来源

门锁所承受载荷来源，包含门锁卡板的回位力、密封胶条压缩产生的密封力、车门系统时效性反力以及零件制造误差产生的额外反力等。

2.1 密封力

车门密封条，在汽车中起了介质密封作用，能隔离驾驶室与外部空间，能有效地降低风噪声，并且能防止外部风沙、雨水及尘土等物质侵人车内。同时，密封条可以在一定程度上缓解车辆行驶过程中车门的振动，提高车辆乘坐舒适性。但是由于密封条的这种性能要求，往往与汽车门锁的载荷构成矛盾关系。

车门在关闭状态时，密封条受到挤压，产生一个反向的作用力，作用于车门与密封条的配合位置。密封条对车门门锁的影响即来源于此反向作用力对车门门锁的作用。此反向作用力的大小主要由密封条本身的非线性特征和压缩量决定。密封条的非线性特征取决于其截面设计，以及泡管的压缩负荷。

2.2 车门系统时效反力

在进行全球客户质量评定时，车门解锁力大一直是影响项目开发阶段或整车一次性下线合格率重要问题点，投入相当多的精力进行公关但是难见明显的效果，但是在车子放置一段时间后，再去检查车辆，发现功能正常，以前的故障缺陷不存在了。

图3 关闭速度时序相对变化曲线

如图3所示。

变化区间 ①，车辆下线0～24小时区段，密封力快速衰减。

变化区间 ②，车辆下线24小时～3周区段，密封力缓慢衰减。

变化区间 ③，车辆下线3周以后区段，密封力微弱衰减，趋于稳定。

以上数据摘自“车门关闭性能时效研究”。

2.3 额外的载荷

欲分析门锁额外载荷的来源，就需要了解门锁处的结构，主要由：车门内板、车门内板、锁体、锁扣、B柱或C柱（含侧围）、密封条组成（图4）。

图4 门锁处的边界结构

主要的组装关系为：车门内板通过包边与车门外板连接、门锁固定在车门内板上、锁扣固定在B柱或C柱上、密封条固定在B柱或C柱上、密封条的可压缩面与车门内板配合。

质量目标：车门外板与侧围外板不得有面差，即共面。

这就形成了一个闭环的尺寸链，最终内间隙吸收了所有零件的制造误差。所有零件的制造误差累积无法满足内间隙的检测质量目标为15±1 mm（14～16 mm），内间隙不符合设计目标，进而影响到密封力不能满足设计要求[1]，最终体现在车门解锁力上。

车门内间隙是我们的主要控制对象，同时也是白车身制造的质量难题。下面对某款车型的制造过程进行剖析，从而了解车门内间隙不合格的原因（图5）。

图5 某车型不合格的原因

从某车型制造系统的剖析可以看出零件制造合格率低、焊接质量差、装配精度不足都是造成质量质量缺陷的主要因素。以往门锁解锁力大总是在门锁系统上找原因，本身就是找错了方向，不能从根本上解决问题。从对某车型的剖析上也是我们了解门锁解锁力大的根本原因是系统制造精度差。只有在根本原因上下功夫才能提高整个系统的综合水平。

3 结束语

为了获得良好的解锁力，要综合应用多项措施：

（1）选用合适而质量稳定的门锁，在零部件层面上对零件的一致性进行监控，必要时可以调用查看供应商的监控数据，从而获得合适的门锁回位力，同时保证零件的一致性，减小车门系统的质量波动；

（2）与供应商一起分析探讨各部位各密封截面，借助计算机辅助仿真分析软件进行虚拟分析，从而获得密封截面的受力、变形等仿真数据，从而得出合适的虚拟CLD曲线；同时在零部件实物阶段进行实物的测试对比，以获得符合设计状态且稳定的零件。

（3）由于车门系统时效反力的客观存在，对车门解锁力进行评价时，应在消除密封力快速衰减阶段以后，方能得到正确的判定。

（4）制造质量应从单件零件质量、焊合总成零件质量、装配（匹配）质量，检测等方面重点控制，提高制造一致性。根据以上分析密封条质量、车门调整装配质量、车门包边质量及锁扣调整等应为制造重中之重的监控区域。

[1]2017年汽车车门系统创新技术论坛.汽车工程手册.

U472.41 文献标示码：A

张丙战（1982—），男，本科。研究方向为车门附件方面。