汽車門鎖構(gòu)造、工作原理及特殊案例分析

張占東+++黃海龍+++侯向安+++薛松

摘 要：汽車門鎖作為整車上的一個(gè)重要安全部件，起著防盜、保護(hù)乘員安全的重要作用，文章介紹了一種常見汽車門鎖的構(gòu)造和工作原理，并通過一個(gè)實(shí)例簡述了汽車門鎖棘輪和棘爪嚙合的基本要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：汽車門鎖；半鎖緊位置；旋轉(zhuǎn)中心；棘輪；棘爪

引言

汽車門鎖故障是在一定條件下表現(xiàn)出來的，常見故障現(xiàn)象有車門關(guān)不上、打不開等。在車門剛度滿足要求的情況下，主要故障集中在門鎖系統(tǒng)中，若不及時(shí)排除門鎖故障，不但會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的損失，還有可能引發(fā)重大部件事故或給汽車用戶造成人身傷亡事故。因此，若能根據(jù)故障描述特征，及時(shí)找出發(fā)出異常的確切部位與原因，就能提前作出故障診斷，并及早加以排除。

1 汽車門鎖種類及發(fā)展歷程

從汽車發(fā)明至今，汽車門鎖經(jīng)歷了機(jī)械門鎖、電動(dòng)門鎖、智能門鎖的發(fā)展過程。電子智能門鎖采用電子電路控制，以電磁鐵、微型電動(dòng)機(jī)和鎖體為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是機(jī)電一體化安全裝置。

2 門鎖系統(tǒng)的簡介

汽車門鎖系統(tǒng)主要分為兩大部分：內(nèi)外操縱機(jī)構(gòu)和鎖止機(jī)構(gòu)。

操縱機(jī)構(gòu)：將操縱動(dòng)作傳遞到鎖體上的全部零件的總稱，包含內(nèi)外手柄及其連桿機(jī)構(gòu)。

鎖止機(jī)構(gòu)：將車門鎖止的部件。包含：鎖體、鎖扣、鑰匙、鎖芯及涉及到的連桿機(jī)構(gòu)等。

汽車門鎖有兩個(gè)檔位：半鎖緊位置和全鎖緊位置。半鎖緊位置：車門不完全關(guān)閉時(shí)，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置；全鎖緊位置：車門完全關(guān)閉時(shí)，鎖體與鎖扣所處的嚙合位置；

縱向：當(dāng)門鎖處于鎖緊位置時(shí)，在鎖體和鎖扣的嚙合點(diǎn)和門鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心線所確定的平面內(nèi)，并與鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心線垂直的方向；

橫向：當(dāng)門鎖處于鎖緊位置時(shí)，垂直于鎖體和鎖扣的嚙合點(diǎn)和門鉸鏈旋轉(zhuǎn)中心線所確定的平面的方向；

縱向載荷：鎖體和鎖扣在半鎖緊位置應(yīng)能承受4500N的縱向載荷；在全鎖緊位置應(yīng)能承受11110N的縱向載荷均不得脫開。

橫向載荷：鎖體和鎖扣在半鎖緊位置應(yīng)能承受4500N的橫向載荷；在全鎖緊位置應(yīng)能承受9000N的橫向載荷均不得脫開。

3 門鎖工作原理

關(guān)車門時(shí)：在關(guān)車門的撞動(dòng)慣性力作用下，棘輪受鎖扣的壓迫克服棘輪回位彈簧作用力而轉(zhuǎn)動(dòng)，棘爪在止動(dòng)彈簧的作用力下將棘輪卡住，完成鎖緊車門動(dòng)作。

開車門時(shí)：通過操縱內(nèi)外手柄，解除棘爪對棘輪的止動(dòng)作用，棘輪在回位彈簧的作用力下轉(zhuǎn)動(dòng)彈開，車門被打開。

4 失效案例機(jī)理解析

近期有一個(gè)故障案例，量產(chǎn)初期某車在半鎖緊位置時(shí)，用手向外可以把車門扒開，不符合橫向載荷半鎖緊位置時(shí)能夠承受4500N的力不脫開的要求，引起工程師的特別關(guān)注。通過排查門鎖周圍附件，排除周圍附件的原因，最終問題鎖定在棘輪和棘爪半鎖緊位置的嚙合方面存在異常。如圖3所示。

局部放大后參見圖4。

棘輪和棘爪的旋轉(zhuǎn)中心固定后，在半鎖緊位置當(dāng)棘輪受到鎖扣施加的開啟方向上的力后，棘輪繞棘輪的旋轉(zhuǎn)中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，此時(shí)棘爪阻止棘輪旋轉(zhuǎn)，門鎖鎖止在半鎖緊位置。

棘輪半鎖緊位置的嚙合面為圓弧面，標(biāo)注直徑為∮48.2mm，當(dāng)棘輪和棘爪嚙合到半鎖緊位置時(shí)，嚙合后的受力方向始終通過棘輪圓弧的中心線，即始終通過∮48.2mm這個(gè)圓弧的中心點(diǎn)。根據(jù)上圖繪圖可知，半鎖緊位置的受力方向距離棘爪旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)為0.7mm，且在旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的上側(cè)。

根據(jù)杠桿原理可知，當(dāng)在車門上施加向外的力越大時(shí)，棘爪沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的力也越大，當(dāng)足以克服棘輪和棘爪半鎖緊位置時(shí)的摩擦力以及棘爪止動(dòng)彈簧的復(fù)位力時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)案例中描述的問題，即車門半鎖緊時(shí)用力向外扒車門，車門就會(huì)被扒開，影響乘員人身安全。

5 此案例解決方案

通過失效機(jī)理解析，解決此類故障的要點(diǎn)是：半鎖緊位置受力方向通過的直線，必須在棘爪旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的左下側(cè)，如圖5所示：

圍繞上述要點(diǎn)，解決方案有兩種：第一，通過改變棘輪、棘爪的旋轉(zhuǎn)中心位置，使半鎖緊位置的受力方向移動(dòng)到棘爪旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的左下側(cè)；第二，通過順時(shí)針改變棘輪半鎖緊位置的圓弧角度，也可以使半鎖緊位置的受力方向移動(dòng)到棘爪旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)的左下側(cè)，此時(shí)半鎖緊位置棘爪的運(yùn)動(dòng)趨勢是沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即對車門施加向外的力越大，棘輪和棘爪嚙合的越緊密，不會(huì)出現(xiàn)失效案例的現(xiàn)象。

加大棘爪止動(dòng)彈簧力的方案不可取，因?yàn)檫@會(huì)增加內(nèi)外把手的開啟力，還會(huì)使車門開閉時(shí)的聲音加大，影響整車品質(zhì)。

6 結(jié)束語

經(jīng)上所述，任何汽車門鎖故障都是具有一定規(guī)律的，只有抓住故障的規(guī)律，才能有效進(jìn)行故障診斷并排除故障，提高汽車的使用性能和安全性能，來杜絕各類事故的發(fā)生，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，讓汽車更好地全心全意地為人們服務(wù)。endprint