范明華，張玉魁，許陸歡，徐懷智，張?chǎng)?，張志奇，房長(zhǎng)江

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汽車門鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

范明華1，張玉魁2，許陸歡3，徐懷智4，張?chǎng)?，張志奇5，房長(zhǎng)江5

（1.奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241009；2.北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300； 3.奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241000；4.浙江零跑科技有限公司，浙江 杭州 310051； 5.博坦德工業(yè)工程技術(shù)（上海）有限公司長(zhǎng)春分公司，吉林 長(zhǎng)春 130013）

汽車門鎖系統(tǒng)是車門系統(tǒng)中最關(guān)鍵的性能部件之一，通過(guò)門鎖的工作可以實(shí)現(xiàn)了車門的鎖止、防盜、提升側(cè)碰安全性等。文章主要通過(guò)門鎖系統(tǒng)的布置、門鎖與門外開(kāi)把手的匹配以及門鎖系統(tǒng)對(duì)車門開(kāi)閉音質(zhì)的影響等三方面對(duì)門鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)進(jìn)行論述。

門鎖系統(tǒng)；門鎖布置；設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

前言

汽車門鎖是汽車附件中重要的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響到汽車行駛過(guò)程中的人身和財(cái)產(chǎn)安全，因此，車門鎖的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)對(duì)汽車性能的提高有著相當(dāng)重要的意義。同時(shí)門鎖的結(jié)構(gòu)是對(duì)于優(yōu)質(zhì)的車門開(kāi)閉聲音的品質(zhì)提升也起到了非常大的作用。

1 門鎖系統(tǒng)的布置

1.1 鎖體的布置

為了確保門在關(guān)閉狀態(tài)下能夠平穩(wěn)的與門鎖扣相互匹配，在布置鎖扣時(shí)要保證鎖扣軸線相垂直，同時(shí)鎖舌內(nèi)表面要與鎖扣安裝面平行且鎖舌內(nèi)表面與鎖扣之間間隙不應(yīng)小于3.5mm。

1.2 門鎖桿件、拉索的布置

桿件、拉索等屬于外開(kāi)機(jī)構(gòu)中的力和運(yùn)動(dòng)的傳遞部件，是外開(kāi)機(jī)構(gòu)布置的重點(diǎn)和難點(diǎn)。桿件又分為拉桿和撐桿兩種。

1.2.1門鎖桿件、拉索的選用

桿件自身具有剛性，可同時(shí)承受拉力和壓力；一般拉索只能承受拉力的作用，但由于其自身的柔韌性，其更易于在車身中進(jìn)行布置。現(xiàn)在一種新的拉索在汽車內(nèi)鎖止機(jī)構(gòu)中得到廣泛的應(yīng)用，其具有拉索的柔韌性，同時(shí)能承受一定的壓力。

在易于布置的空間內(nèi)，拉桿較拉索更有效地傳遞力和運(yùn)動(dòng)。拉索能避免拉桿遇到的各種干涉等的問(wèn)題，特別在車門這樣緊湊的空間內(nèi)，具有更多的優(yōu)越性。但其不可承受壓力的特性限制了它的應(yīng)用，如果在外開(kāi)機(jī)構(gòu)中運(yùn)用它，就要求外開(kāi)門外開(kāi)把手具有更大的回復(fù)力。

1.2.2門鎖桿件間隙的控制

桿件與靜止件之間的間隙至少控制在8mm以上，桿件與運(yùn)動(dòng)件之間的距離至少控制在16mm以上，才能保證二者之間不存在干涉。在外開(kāi)拉桿和鎖芯拉桿的布置中更要注意這個(gè)問(wèn)題，防止干涉產(chǎn)生誤開(kāi)門行為的發(fā)生。

1.2.3門鎖連接部件的安裝

在設(shè)計(jì)初始，就應(yīng)該考慮好安裝順序和安裝空間。有些連接部件可能從數(shù)據(jù)上看傳遞力和運(yùn)動(dòng)都沒(méi)有任何問(wèn)題但卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)裝配，所以在制定方案的時(shí)候就應(yīng)該考慮應(yīng)該以何種方式供貨、裝配空間的安排、裝配難易程度等。

2 門鎖與門外開(kāi)把手的匹配

桿件外開(kāi)把手和門鎖的匹配主要包含了外開(kāi)把手行程和外開(kāi)把手力的匹配，而外開(kāi)把手行程和外開(kāi)把手力的大小主要是根據(jù)人機(jī)來(lái)確定。

外開(kāi)把手行程匹配時(shí)，首先應(yīng)滿足的規(guī)則是：解鎖行程＜外開(kāi)把手全行程＜門鎖全行程M。然后根據(jù)人機(jī)關(guān)系確定外開(kāi)把手把手的拉出行程，將此作為輸入條件，得到外開(kāi)把手撥桿的旋轉(zhuǎn)角度，此即為門外開(kāi)把手的全行程。在門外開(kāi)把手全行程已知的情況下，考慮門外開(kāi)把手解鎖后的空行程（主要從人機(jī)角度考慮）及制造誤差，可得出門外開(kāi)把手解鎖行程和門鎖全行程的大小。根據(jù)目前參考車的測(cè)量數(shù)據(jù)，外開(kāi)把手的全行程一般選擇22-25mm。

下面介紹門外開(kāi)把手力的匹配。外開(kāi)把手解鎖過(guò)程中，解鎖力F包含了門外開(kāi)把手回位彈簧的扭力F1、門鎖回位彈簧的扭力F2，而且有F=F1+(l2/l)F2。

F1和F2隨著門外開(kāi)把手的向外開(kāi)啟而逐漸增大，l和l2為門外開(kāi)把手的等效力臂和鎖體的等效力臂。

在設(shè)計(jì)中，首先根據(jù)人機(jī)關(guān)系確定外開(kāi)把手解鎖力F的大小。根據(jù)參考車測(cè)量的數(shù)據(jù)，外開(kāi)把手解鎖初始負(fù)荷及全行程負(fù)荷應(yīng)滿足在30N到45N的范圍內(nèi)。在F確定后，通過(guò)合理分配F1及F2的大小及調(diào)整兩力臂的關(guān)系，使整個(gè)行程內(nèi)都有F在人機(jī)最舒適的范圍內(nèi)。最后做出門外開(kāi)把手開(kāi)啟力曲線。

3 門鎖系統(tǒng)對(duì)車門開(kāi)閉音質(zhì)的影響

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，車門鎖應(yīng)具有兩級(jí)鎖止功能。當(dāng)車門繼續(xù)關(guān)閉過(guò)程，使鎖體上的棘爪與鎖銷接觸時(shí)，鎖系統(tǒng)將產(chǎn)生聲響。車門對(duì)鎖銷初始的沖擊力取決于門鎖的彈簧靜載剛度和慣性產(chǎn)生的門鎖動(dòng)剛度。降低初始沖擊力，可有效降低整個(gè)關(guān)閉聲音的響度和尖銳度。門鎖的動(dòng)態(tài)力源自鎖在軸心附近的高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這是由多余的材料和質(zhì)量相對(duì)于軸心的大回轉(zhuǎn)半徑引起的。高動(dòng)態(tài)力表明強(qiáng)大的推力傳遞給鎖銷和車門，從而引起高頻噪聲。

門鎖一級(jí)鎖止后，棘爪便會(huì)進(jìn)入主棘爪制動(dòng)器，然后副棘爪制動(dòng)器閉鎖，實(shí)現(xiàn)二級(jí)鎖止。對(duì)于一個(gè)1m/s的閉合過(guò)程，這個(gè)現(xiàn)象大概相隔10ms發(fā)生。由于此沖擊是金屬對(duì)金屬的沖擊，因此每次相互作用便導(dǎo)致了小的高頻能量脈沖。而撞擊傳遞到鎖機(jī)構(gòu)的沖力將使門鎖內(nèi)部機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)和咔咔聲。車門聲音50%的尖銳度來(lái)源于門鎖和鎖銷。在優(yōu)質(zhì)車門聲音中，門鎖的結(jié)構(gòu)是最大的單個(gè)控制因素。進(jìn)行門鎖系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮由門鎖產(chǎn)生的聲音和結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的聲音。

車門聲音50%的尖銳度來(lái)源于門鎖和鎖銷。在優(yōu)質(zhì)車門聲音中，門鎖的結(jié)構(gòu)是最大的單個(gè)控制因素。

4 結(jié)論

汽車門鎖系統(tǒng)對(duì)車門的正常關(guān)閉、防盜，提升側(cè)碰安全性等都有極為重要的作用。隨著汽車行業(yè)的進(jìn)步，對(duì)開(kāi)閉系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，其由單純的機(jī)械式運(yùn)動(dòng)向電動(dòng)進(jìn)而至于向智能化發(fā)展。解鎖系統(tǒng)由最初的鑰匙轉(zhuǎn)動(dòng)到現(xiàn)在比較普及的遙控解鎖以及在高級(jí)車上出現(xiàn)的無(wú)鑰匙感應(yīng)系統(tǒng)。其功能也越來(lái)越豐富，在滿足開(kāi)閉功能的前提下，又增加了轉(zhuǎn)向提示、夜間照明等功能。

[1] 樂(lè)玉漢.轎車車身設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2000.

[2] 黃天澤,黃金陵.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1992.

Design and development of automobile door latch system

Fan Minghua1, Zhang Yukui2, Xu Luhuan3, Xu Huaizhi4, Zhang Xin5, Zhang Zhiqi5, Fang Changjiang5

( 1.Chery Commercial Vehicle(Anhui) Co., Ltd. Anhui Wuhu 241009; 2.BAIC Motor Corporation Ltd. R&D center, Beijing 101300; 3.Chery Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241000; 4.Zhejiang Leapmotor Technology Co., Ltd. Zhejiang Hangzhou 310051; 5.Bertrandt Engineering Shanghai Co., Ltd. Changchun Branch, Jilin Changchun 130013 )

The car door latch system is one of the most critical performance components in the door system. Through the work of the door latch, the door latch, anti-theft and side impact safety can be achieved. This paper mainly discusses the design and development of door latch system through the arrangement of door latch system, the matching of door latch and door opening handle and the influence of door latch system on door opening and closing sound quality.

door latch system; latch package; design and development

A

1671-7988(2018)20-130-02

U463.83

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1671-7988(2018)20-130-02

U463.83

范明華，就職于奇瑞商用車（安徽）有限公司。房長(zhǎng)江，民革黨員，中級(jí)工程師，就職于博坦德工業(yè)工程技術(shù)（上海）有限公司長(zhǎng)春分公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.048