摘要：本文介紹了Fabia行李艙蓋鎖的結(jié)構(gòu)和原理及零公里出現(xiàn)的2種常規(guī)的故障模式。通過(guò)人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等各因素對(duì)缺陷進(jìn)行系統(tǒng)分析，并從焊接強(qiáng)度及鉚接工裝優(yōu)化等方面進(jìn)行了改進(jìn)提升。同時(shí)對(duì)行李艙蓋鎖的原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)增加制動(dòng)塊與釋放桿擋點(diǎn)的干涉量來(lái)提升結(jié)構(gòu)的魯棒性，解決了行李艙蓋鎖失效的關(guān)鍵問(wèn)題，有效杜絕了此類缺陷的復(fù)發(fā)，對(duì)類似鎖結(jié)構(gòu)有一定的指導(dǎo)和參考意義。

關(guān)鍵詞：行李艙蓋鎖;異響;失效;結(jié)構(gòu)優(yōu)化;魯棒性

中國(guó)分類號(hào)：U461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 背景及原理介紹

Fabia行李艙蓋鎖生產(chǎn)線及售后常見(jiàn)的問(wèn)題主要有以下2類：一是行李艙蓋鎖開(kāi)啟異響，會(huì)發(fā)出“噠噠”的連續(xù)異響，聲音非常明顯;二是行李艙蓋鎖功能問(wèn)題，行李艙蓋鎖無(wú)法關(guān)閉。此款行李艙蓋鎖主要由驅(qū)動(dòng)器和機(jī)構(gòu)2部分組成，驅(qū)動(dòng)器部分接受外部信號(hào)并通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力源，同時(shí)內(nèi)部的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)確保行李艙蓋鎖有效完成開(kāi)鎖關(guān)鎖功能。機(jī)構(gòu)部分主要為鎖體主結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)機(jī)構(gòu)部分的機(jī)械傳動(dòng)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(yōu)化方案，首先介紹下行李艙蓋鎖的工作原理。從開(kāi)鎖狀態(tài)到閉鎖狀態(tài)，鎖鉤處于打開(kāi)狀態(tài)，空出的間隙能保證鎖丁鉤能彈出鎖鉤內(nèi)的凹槽，機(jī)械結(jié)構(gòu)中的棘爪、鎖鉤和鎖鉤襯套的開(kāi)鎖位置如圖1所示，而驅(qū)動(dòng)器部分與機(jī)構(gòu)部分通過(guò)推桿、止動(dòng)桿、釋放桿、棘爪和鎖鉤襯套進(jìn)行連接和傳遞。行李艙蓋鎖由開(kāi)鎖狀態(tài)變成鎖止?fàn)顟B(tài)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(chǎn)生一個(gè)F1的作用力，推動(dòng)鎖鉤產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鎖鉤襯套轉(zhuǎn)動(dòng)給白色推桿產(chǎn)生一個(gè)F2的作用力，推桿帶動(dòng)止動(dòng)桿向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)釋放桿便不受止動(dòng)桿的約束在棘爪彈簧力F3的作用下，棘爪推動(dòng)釋放桿向左運(yùn)動(dòng)，棘爪也同時(shí)向左運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)閉鎖功能。

閉鎖狀態(tài)到開(kāi)鎖狀態(tài)。如圖2中①所示為驅(qū)動(dòng)器部分的開(kāi)鎖狀態(tài)，通過(guò)行李艙蓋開(kāi)啟按鈕或者通過(guò)遙控鑰匙給予行李艙蓋鎖開(kāi)鎖指令。行李艙蓋鎖的驅(qū)動(dòng)電機(jī)接收到指令后動(dòng)作，帶動(dòng)蝸桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪通過(guò)與蝸桿的嚙合也受力產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)力。當(dāng)齒輪上的棘輪在轉(zhuǎn)動(dòng)到釋放桿位置時(shí)，將釋放桿向左推開(kāi)，釋放桿頭部向右運(yùn)動(dòng)，如圖2中②所示，并帶動(dòng)機(jī)構(gòu)部分的棘爪轉(zhuǎn)動(dòng)，使其與鎖鉤脫離，鎖鉤在鎖鉤彈簧力的作用下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，行李艙蓋鎖便處于開(kāi)鎖狀態(tài)。如上所述，按動(dòng)行李艙蓋開(kāi)關(guān)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電，電機(jī)上的蝸桿帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪上的棘輪將釋放桿推開(kāi)，此時(shí)鎖體打開(kāi)。打開(kāi)后電機(jī)并未停止轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保證行李艙蓋鎖的開(kāi)啟功能，開(kāi)鎖時(shí)電機(jī)的通電時(shí)間設(shè)計(jì)為0.6 s。如果沒(méi)有制動(dòng)，蝸輪將轉(zhuǎn)動(dòng)6-7圈才會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而停的位置不固定，將影響下一次的開(kāi)閉鎖功能。所以在開(kāi)鎖過(guò)程中，齒輪上的制動(dòng)塊在轉(zhuǎn)動(dòng)到釋放桿的擋點(diǎn)上時(shí)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)由于受到阻力便會(huì)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2中④所示，電機(jī)也會(huì)強(qiáng)行停止，保證行李艙蓋鎖開(kāi)鎖初始狀態(tài)的位置。

2 原因分析及措施

對(duì)于“噠噠”異響問(wèn)題，第一步通過(guò)對(duì)缺陷一直可復(fù)現(xiàn)的行李艙蓋鎖進(jìn)行單個(gè)行李艙蓋鎖通電測(cè)試，結(jié)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(guān)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(qū)動(dòng)器部分進(jìn)行互換，即缺陷驅(qū)動(dòng)器與正常機(jī)構(gòu)部分組合，正常驅(qū)動(dòng)器與缺陷機(jī)構(gòu)部分組合，然后分別單個(gè)鎖體通電測(cè)試。結(jié)果缺陷驅(qū)動(dòng)器與正常機(jī)構(gòu)組合的鎖體能夠重現(xiàn)故障，而正常驅(qū)動(dòng)器與缺陷機(jī)構(gòu)部分組合則缺陷消失，最后再把缺陷驅(qū)動(dòng)器與缺陷機(jī)構(gòu)組合故障依然存在，從而判定異響缺陷跟驅(qū)動(dòng)器相關(guān)，跟機(jī)構(gòu)部分無(wú)關(guān)。鎖定缺陷后，對(duì)驅(qū)動(dòng)器部分局部進(jìn)行解剖，使其在通電運(yùn)行時(shí)情況下內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可見(jiàn)。分析中發(fā)現(xiàn)，行李艙蓋鎖在運(yùn)行過(guò)程中齒輪不只轉(zhuǎn)動(dòng)了1圈，而是一直在轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪上的制動(dòng)塊在轉(zhuǎn)動(dòng)到釋放桿的擋點(diǎn)上時(shí)，也并未停止而是繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并發(fā)出了“噠噠”的響聲。

對(duì)于第二種缺陷行李艙蓋鎖無(wú)法鎖止問(wèn)題，在分析零件過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象，個(gè)別缺陷件在分析異響過(guò)程時(shí)，會(huì)出現(xiàn)無(wú)法關(guān)閉的情況，難道2種缺陷模式為同一原因?qū)е碌?？?duì)缺陷件進(jìn)行分析后驗(yàn)證了這個(gè)設(shè)想，由于齒輪在開(kāi)鎖過(guò)程中一直打轉(zhuǎn)無(wú)法有效限位，導(dǎo)致在電機(jī)斷電后齒輪的停止位置不固定。當(dāng)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(tài)，行李艙蓋鎖無(wú)法有效關(guān)閉。這樣就確定了行李艙蓋鎖開(kāi)啟異響及行李艙蓋鎖無(wú)法關(guān)閉都是由于齒輪無(wú)法有效限位導(dǎo)致。確定了缺陷問(wèn)題后，對(duì)缺陷件進(jìn)行了整體解剖分析，通過(guò)對(duì)比缺陷件與正常零件，發(fā)現(xiàn)渦輪的制動(dòng)塊存在擠壓變形（圖3）。

對(duì)于擠壓變形，將分別從材料、尺寸和裝配環(huán)節(jié)，來(lái)分析齒輪制動(dòng)塊與釋放桿的擋點(diǎn)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(hào)為Delrin 500AL，其對(duì)應(yīng)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(cè)量結(jié)果為14.9 g/10 min，符合要求。其次對(duì)2個(gè)匹配件的尺寸和釋放桿及其他相關(guān)尺寸進(jìn)行了測(cè)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(kāi)始重點(diǎn)分析行李艙蓋鎖的裝配過(guò)程和零件本身的設(shè)計(jì)余量，確認(rèn)下3方面因素對(duì)此缺陷構(gòu)成不利影響，并分別采取了對(duì)應(yīng)的控制措施。

2.1 行李艙蓋鎖焊接強(qiáng)度不足

焊接強(qiáng)度是通過(guò)拉脫力試驗(yàn)和跌落試驗(yàn)來(lái)監(jiān)控的，焊接拉脫力試驗(yàn)以往的控制要求是大于140 N。通過(guò)缺陷件的分析，發(fā)現(xiàn)部分缺陷件驅(qū)動(dòng)器上下罩殼焊接處存在離縫，從而懷疑是焊接強(qiáng)度不良導(dǎo)致行李艙蓋鎖后續(xù)使用過(guò)程中碰撞破壞焊接強(qiáng)度，使驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的釋放桿和齒輪之間存在間隙和松動(dòng)，在開(kāi)關(guān)鎖過(guò)程中限位塊和止位點(diǎn)的不斷撞擊下產(chǎn)生變形。

針對(duì)這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，要求供應(yīng)商優(yōu)化焊接工藝提高焊接強(qiáng)度，控制標(biāo)準(zhǔn)從140 N提高到220 N，提高標(biāo)準(zhǔn)后通過(guò)跌落試驗(yàn)的對(duì)比也可以發(fā)現(xiàn)行李艙蓋鎖的焊接情況有所改善（圖4）。通過(guò)提高焊接強(qiáng)度和拉脫力試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)后，后續(xù)批量供貨零件，跌落試驗(yàn)件及裝車件均為未現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器焊接松動(dòng)的現(xiàn)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(kāi)鎖過(guò)程中齒輪和釋放桿存在軸向跳動(dòng)，導(dǎo)致齒輪的制動(dòng)塊和釋放桿的擋點(diǎn)沒(méi)有足夠干涉量，從而在電機(jī)沖擊力下打滑產(chǎn)生異響。

查看鉚接工裝的結(jié)構(gòu)和維護(hù)記錄，由于沒(méi)有輔助定位結(jié)構(gòu)，鉚接夾具容易彎曲和損壞，且下部鉚釘定位銷易松動(dòng)導(dǎo)致鉚接距離偏差，從而影響限位匹配。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，要求供應(yīng)商重新固定鉚釘夾具，并把鉚釘定位銷調(diào)高0.5 mm，增加了—個(gè)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(guò)程中可靠穩(wěn)定鉚接夾具。調(diào)整后的零件進(jìn)行了耐久試驗(yàn)，將鉚釘通過(guò)了3 000次高溫耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)符合設(shè)計(jì)要求。

為了避免下部鉚釘定位銷松動(dòng)導(dǎo)致鉚接偏差，要求供應(yīng)商增加—個(gè)過(guò)程控制點(diǎn)，并通過(guò)3D數(shù)模中選取了—個(gè)鉚接后高度尺寸，并在控制計(jì)劃中定義CKP關(guān)鍵尺寸（鉚接高度-1.0±0.1 mm），并作為SP關(guān)鍵控制點(diǎn)。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

通過(guò)對(duì)缺陷模式的分析，發(fā)現(xiàn)齒輪的制動(dòng)塊和釋放桿的擋點(diǎn)接觸干涉量是一個(gè)重要的參數(shù)。由于齒輪的制動(dòng)塊和釋放桿的擋點(diǎn)接觸位置都是圓角設(shè)計(jì)，齒輪的制動(dòng)塊和釋放桿擋點(diǎn)成斜面接觸。當(dāng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部因其他各種因素導(dǎo)致傳動(dòng)部件間存在間隙松動(dòng)后，此處的干涉量將會(huì)損失，在電機(jī)沖擊力的作用下，齒輪會(huì)繞過(guò)釋放桿的擋點(diǎn)，從而導(dǎo)致鎖止失效，并產(chǎn)生異響的缺陷。

為了提高零件本生的可靠性和容錯(cuò)性，指導(dǎo)供應(yīng)商并要求從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過(guò)各方面的分析和驗(yàn)證，最終確定下來(lái)增加齒輪制動(dòng)塊的厚度，也就是增加齒輪制動(dòng)塊和釋放桿擋點(diǎn)的接觸干涉量，來(lái)確保限位制動(dòng)更為穩(wěn)定可靠。厚度增加后進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，齒輪制動(dòng)塊厚度對(duì)行李艙蓋鎖的關(guān)閉功能會(huì)有影響，行李艙蓋鎖開(kāi)鎖狀態(tài)到鎖止?fàn)顟B(tài)，止推桿對(duì)釋放桿已無(wú)止推功能，釋放桿與齒輪接觸部位將向齒輪圓心位置轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒輪制動(dòng)塊能繞過(guò)釋放桿擋點(diǎn)繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在關(guān)閉過(guò)程中，制動(dòng)塊與擋點(diǎn)的間隙原有1mm，但當(dāng)輪制動(dòng)塊厚度增加過(guò)大時(shí)，齒輪制動(dòng)塊由于與釋放桿擋點(diǎn)干涉而無(wú)法繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致出現(xiàn)行李艙蓋鎖止后無(wú)法開(kāi)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(lái)的4.8 mm增加到5.4 mm，來(lái)提高制動(dòng)塊與釋放桿擋點(diǎn)的干涉量，同時(shí)也不影響制動(dòng)塊與擋點(diǎn)在鎖止過(guò)程中的正常運(yùn)作。

3 結(jié)束語(yǔ)

Fabia行李艙蓋鎖通過(guò)對(duì)缺陷件和缺陷模式進(jìn)行全面分析，找到了缺陷的原因及相關(guān)不利因素，并及時(shí)提出了優(yōu)化方案。增加供應(yīng)商內(nèi)部終檢臺(tái)的檢測(cè)要求和改造優(yōu)化終檢臺(tái)設(shè)備，增加自動(dòng)記錄微型開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)來(lái)識(shí)別缺陷模式并自動(dòng)記錄的方式，在檢驗(yàn)關(guān)卡增加了一道有效防線，為后續(xù)供貨零件的狀態(tài)提供了有效保障。最后通過(guò)對(duì)源頭因素的識(shí)別并進(jìn)行有效的糾正和優(yōu)化，包括提高驅(qū)動(dòng)器罩殼的焊接強(qiáng)度和拉脫離實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)提高行李艙蓋鎖的耐沖擊行和耐久性;驅(qū)動(dòng)器齒輪的鉚接工裝夾具的優(yōu)化改造，增加了齒輪和釋放桿連接的緊密性;要求供應(yīng)商對(duì)齒輪尺寸進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)提高行李艙蓋鎖的容錯(cuò)性和可靠性。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 呂大剛，宋鵬彥，崔雙雙，等.結(jié)構(gòu)魯棒性及其評(píng)價(jià)指標(biāo)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2011，32（11）：44-54.