门锁设计总结

,门锁设计总结,主要内容,一、门锁系统组成,二、门锁系统机构结构设计,三、门锁试制问题及解决,一、门锁系统的组成,汽车门锁系统由锁体、内开操纵机构、外开操纵机构、内锁止,/,解止操纵机构、外锁止,/,解止操纵机构、锁销,/,锁扣,/,挡块等组成,锁扣,外开操纵机构,内锁止,/,解止机构,内开操纵机构,外锁止,/,解止机构,锁体,(1).,锁体,与车门立柱上的锁扣啮合，以保持车门处于锁紧位置的部件。是汽车门锁系统的核心部件，门锁系统的功能主要靠它实现。结构有纯机械的，也有电动的。,(2).,内开操纵机构,将操作内手柄的动作传递到锁体上的全部零件的总称为内开操纵机构。主要作用实现车门内部的开启。对应的零件有内开拉手等。,(3).,外开操纵机构,将操作外手柄的动作传递到锁体上的全部零件总称为外开操纵机构。主要作用实现车门外部的开启。对应的零件有外开把手等。,(4).,内锁止,/,解止操纵机构,在驾驶室内将车门锁止,/,解止的部件，称为内锁止,/,解止操纵机构。主要作用实现车门的内部锁止,/,解止。对应的零件有锁止拨钮等。,(5).,外锁止,/,解止操纵机构,在驾驶室外将车门锁止,/,解止的部件，称为外锁止,/,解止操纵机构，主要作用实现车门外部的锁止,/,解止。对应的零件有左前门锁芯等。,(6).,儿童保险机构,在轿车的后门将门锁锁止使内开不能开启的机构称为儿童保险机构。主要作用是在车门内部防止意外将车门打开。对应的零件有儿童保险按钮。,(7).,防误锁机构,轿车的前车门（主要是司机门）在开启的情况下，无论门锁处于锁止还是解止的状态，当正常关闭车门时，使门锁处于解止状态的机构。,1.1.,一般门锁系统的组成部分及作用,1.2.,电动门锁系统的组成,(1).,中央控制器,(2).,遥控器,(3).,电动驱动机构,/,闭锁器,二、门锁系统机构结构设计,2.1.,锁紧机构结构设计,门锁锁体的锁紧机构是通过卡板与止动爪的啮合并通过与锁扣一起可靠锁紧车门，实现门锁的锁紧功能。,设计锁紧机构需要考虑啮合面摩擦、降低门锁锁闭噪声、防止门锁受力时异常脱开、保证零件有足够的强度、表面应有较高的硬度以提高零件的耐磨性、卡板的全锁紧位置、半锁紧位置间距及与止动爪的啮合量等问题。,2.1.1.,减小啮合面摩擦的结构设计,（,1,）将两个圆弧面的接触部位设计成线接触，一般采用偏心设计；,（,2,）可采用圆弧面与直面配合的设计；,（,3,）为了减小摩擦，在零件表面使用减少摩涂层，如表面喷涂工艺等；,（,4,）应定义零件啮合面的粗糙度和冲裁面撕裂带宽度要求等。,卡板与止动爪的啮合,圆弧面与直面配合的设计,2.1.2.,降低门锁闭锁噪声的结构设计,（,1,）在设计允许的情况下，减小卡板扭簧的扭力或压簧的推力，以减小卡板回位是对限位零件的冲击；,（,2,）在卡板与止动爪外面包塑，加缓冲槽，以缓冲冲击产生的力量和噪声，包塑材料选用韧性、耐磨性较好的塑性材料；,（,3,）在设计时避免空腔敲击，因为一旦有零件敲击到空腔上，就会产生放大的效果。,卡板包塑层,止动爪包塑层,缓冲槽,缓冲槽,避免空腔敲击,卡板回位状态,卡板与止动爪啮合,2.1.3.,防止门锁受力时异常脱开的结构设计,考虑卡板与止动爪在啮合点的受力方向，防止卡板异常脱出。正常工作时，门锁卡板受到拉力，此时卡板与止动爪间产生较大挤压力，这个力的方向直接影响门锁的锁紧程度。,车门关闭时，止动爪受到压应力和切向应力，卡板与止动爪啮合圆弧同心时，切向压应力为零，止动爪仅受压应力作用,F1,，因此不会旋转运动。但考虑到零件形位公差对啮合状态的影响，止动爪会受到切向应力,F2,。,止动爪在切向应力的作用下会向开启方向运动，最终导致门锁异常打开，因此在设计卡板的啮合圆弧时，应考虑将此圆弧的圆心给一个偏心量，偏心量的值小于卡板与止动爪配合的形位公差；避免产生切向应力,F2,，,使止动爪受到压应力，使门锁越拉越紧。,F1,F2,F2,2.1.4.,保证零件有足够强度,（,1,）选择合适的材料；,（,2,）零件进行热处理，常见的热处理方式渗碳，淬火、回火或调质处理等。,（,3,）零件强度还与材料的受力面积大小有关，合理设计受力截面大小，并运用,CAE,分析是否合理。,侧门锁全锁位置到半锁位置时锁扣行程：,6.8mm,到,14mm,之间；全锁位置到打开时锁扣的行程：,18mm,到,25mm,之间；过行程,2mm,到,3mm,之间。,卡板与止动爪啮合区域的长度即啮合量，从安全角度考虑一般为,4mm,。啮合量大，导致门锁开启行程长，在与手柄匹配时，导致无法开启或开启困难；啮合量小，导致门锁开启行程短，门锁锁紧不可靠。,2.1.5.,卡板的全锁紧位置、半锁紧位置间距及止动爪的啮合量,2.2.,内开机构结构设计,结构,：连接内操纵机构与门锁释放机构的部件，内开启机构与内操纵机构的连接有两种形式：,一种是杆件，另一种是拉索。,杆件目前应用越来越少，原因是,：,（,1,）内开操纵机构到门锁内开启机构距离远，空间布置局限，运动时与周围环境产生干涉等；,（,2,）使用一段时间后，杆件会产生变形导致门锁开启困难；,（,3,）车辆行驶时容易产生噪声；,（,4,）产生对门锁安全性不利的惯性力；,（,5,）车辆侧向碰撞时，不能保证门锁可靠锁紧。,拉索的连接结构,一般在门锁上设计有拉线支架，拉线支架必须保证：,（,1,）拉线的引出方向尽量与,X,向平行；,（,2,）拉线布置不能有太大的弯角。,拉线布置,拉线支架,2.3.,外开启机构结构设计,结构,：设计外开启机构需要考虑：外开启机构与释放机构的连接；外开启机构与外操纵机构的连接。,外开启机构与释放机构连接有两种：,（,1,）外开机构直接驱动释放机构；,（,2,）外开启机构通过离合器间接驱动释放机构。,外开启机构与外操纵机构的连接有三种典型结构,:,（,1,）,通过拉杆与外开操纵机构连接；,（,2,）通过拉索与外开操纵机构连接；,（,3,）外开操纵机构直接驱动门锁的外开启机构。,释放臂,外开启臂,内开联动板,外开启臂驱动释放臂,外开把手,外开推杆,拉杆与外开操纵机构连接,拉索与外开操纵机构,外开把手,拉索,2.4.,防误锁机构结构设计,位置,：主要用于前门锁。,结构,：有三种结构：,（,1,）卡板打开时，内部机构阻止锁止,/,解止的动作，使不能锁止；,（,2,）卡板打开时，锁止,/,解止机构可以锁止，但在锁紧卡板的过程中，门锁自动解锁；,（,3,）电子防误锁，即在车载电脑中内置一程序，当卡板处于打开状态时，一旦执行了锁止命令，就会立即有一个电动解锁的命令发出。,释放臂,传动块,安全臂,外开启臂,凸台起防误锁作用,A,A,局部放大,2.5.,儿童锁机构结构设计,儿童锁机构主要包括手动儿童锁机构和电动儿童锁机构。,手动儿童锁机构有两种结构,（,1,）离合式结构，儿童锁处于锁止时，使内开启机构处于空拉状态，从而起到安全作用。,（,2,）儿童锁处于锁止时，使内开机构受限制，无法拉起内开机构，从而起到安全作用。,两种结构优缺点,离合式结构应用广，出现误操作时，内开启机构处于空拉状态，起到预警作用，保护门锁内部机构和操纵机构的作用。,限制式结构在出现误操作时，因操作力使用不当，容易将内开拉线拉脱、内开杆件拉变形、或将门锁内部零件拉变形。,因此，建议设计中采用离合式结构。,限制式结构,内开启臂,儿童锁止拨钮,2.6.,电动锁止,/,解止（闭锁器）结构设计,有两种结构,;,一种是相对独立的闭锁器；另一种是与锁体为一体的电动锁止,/,解止机构。,闭锁器结构,（,1,）推拉式闭锁器，利用直齿轮传动原理，输出动作为直线运动。,（,2,）摆臂式闭锁器，利用涡轮蜗杆传动原理，输出动作为回转运动。,结构优缺点,直齿轮传动的结构传动阻力小，冲击噪声大。,蜗杆涡轮传动结构传动平稳，传动比大，噪声小，应用广，但是，对零件尺寸要求高，若零件尺寸出现问题，蜗杆和涡轮间有很大阻力，严重会卡死。,2.7.,外开操纵机构的设计,外开操纵机构主要有外开把手和外开连接件组成。,外开把手与锁体外开启机构的连接主要有三种：杆件连接、拉索连接及直接驱动。杆件应用普遍。,外开把手的开启方式有外拉式、上翻式、下拉式、后拉式等。,为了保证开启功能正常，外开把手的行程必须大于门锁的开启行程，保证门锁顺利打开。,2.8.,外锁止,/,解止操纵机构的设计,外锁止,/,解止操纵机构主要机构是锁芯机构。,要求,:,（,1,）,钥匙在锁芯内插拔和旋转灵活，不能有卡滞现象；强度满足要求；,（,2,）锁芯机构的运动与外锁止机构的运动方向夹角小或平行，操作时功能比较可靠。,结构：,锁芯与门锁锁体外开开启臂连接有两种：杆件连接；直接驱动。,杆件运动时与周围静态零件的距离不小于,6mm,，与运动零件的距离不小于,10mm;,杆件与门锁安装面之间的距离尽可能小。,2.9.,内开操纵机构的设计,内开操纵机构主要有内开把手和内开连接件组成。,内开把手与锁体内开启机构的连接主要有三种：杆件传动、拉索传动及直接驱动。拉索应用普遍。,为了保证开启功能正常，内开把手的开启行程必须大于门锁锁体的开启行程，保证门锁顺利打开。,2.10.,内锁止,/,解止操纵机构的设计,内锁机构有杆件传动、拉索传动。,内锁机构在车身上的布置有四种：,（,1,）,在玻璃内侧护板上设计提扭，通过机械提扭实现门锁的锁止,/,解止操作；,（,2,）在内手柄部件增加锁止旋扭，通过拨动旋扭实现门锁的锁止,/,解止操作；,（,3,）在左前门护板或控制面板上增加电动控制按钮，通过电动控制实现锁止,/,解止操作；,（,4,）锁止,/,解止及内开启功能均通过内开启手柄部件来实现。,三、门锁试制问题及解决,3.1.,问题,：右后门内开拉线固定不牢。,分析,：拉线固定在钣金上，后门拉线第二个卡扣固定点距离内开手柄,140mm,，距离较小，内开手柄安装锁拉线时操作空间不够；拉线装配时拉线卡扣从钣金上脱落。,措施,：固定点改在门护板上；取消第二个卡扣固定点，采用一个卡扣固定点；,拉线卡扣,第二固定点,拉线卡扣,第一固定点,拉线固定在上钣金,拉线固定在门护板,拉线卡扣固定点,3.2.,问题,：后门内开拉线与门钣金干涉。,分析,：汽车行驶中，钣金尖锐面损伤拉线外的绝缘胶皮，致使拉线的使用寿命降低。,措施,：在拉线与钣金接触处的外圆增加一层海绵护套，保护拉线免受损伤。,内开拉线,锁止拉线,拉线,与钣金干涉,拉线增加,海绵保护套,3.3.,问题,：后门锁拉线装反。,分析,：分装错误。,措施,：拉线固定套增加颜色标记，前门锁止拉线用黑色，前门内开拉线用蓝色；后门锁止拉线用绿色，后门内开拉线用白色。,拉线绝缘皮上打印零件号，区分拉线前后；拉线左右对称，取消右侧拉线零件号，左右通用。,前门内开、锁止拉线,后门内开、锁止拉线,固定套颜色标识,固定套颜色标识,3.4.,问题,：后门关闭，内开手柄打不开。,分析,：内开手柄开启行程小；内开拉线开启行程与锁体开启行程不匹配。,关闭位置,开启位置,内开把手开启最大行程,11.9mm,，小于锁体内开最大行程,12,，内开手柄内开启功能存在开启风险,。,锁体内开开启行程：,81mm;,锁体内开最大行程：,121mm;,锁体开启行程,内开手柄开启行程,内开手柄拉线的,B,值,锁体内开拉线的,A,值,后门内开拉线在内开手柄、锁体固定的,A+B=37.4+37.8=65.1,，小于内开拉线的,A+B=70,，则拉线与锁体和手柄安装后，内开启臂不在初始位置，从而消耗内开手柄开启行程。,因此后门关闭后造成内开打不开。,内开拉线,A+B,值,考虑到拉线、锁体、内开手柄、钣金的制造及装配公差，还有锁体的开启空行程的因素，,内开手柄的的最大开启行程设计为,17.5mm,大于锁体的最大开启行程,121,，使内开手柄能有效可靠开启。,措施,：内开手柄开启行程增大；保证内开拉线,A+B,值与锁体和内开手柄的,A+B,值相等。,开启位置,关闭位置,内开拉线,A+B=25.9+37.1=63mm.,内开手柄拉线的,B,值,锁体内开拉线的,A,值,内开手柄和锁体的,A+B=25.9+37.1=63mm,，与内开拉线,A+B,值相等。保证了不会因为内开拉线,A+B,值大于锁体和内开手柄的,A+B,值，消耗内开手柄的开启行程，造成内开手柄开启存在风险；也不会因为内开拉线,A+B,值小于锁体和内开手柄的,A+B,值，使内开拉线产生预拉，致使后门儿童锁上锁存在发卡现象。,3.5.,问题,：右前门内开手柄落锁后，仍能开启。,分析,：右前门锁止拨扭锁止行程与锁系统不匹配；右前门锁止拉线锁止行程与锁体锁止行程不匹配。,锁体锁止行程,锁止拨扭锁止行程,解止位置,锁止位置,内开手柄锁止拨扭最大行程,13.6mm,，小于锁体锁止行程,14mm,，内开手柄锁止功能存在锁止风险。,内开手柄锁止拉线的,B,值,锁体锁止拉线的,A,值,内开拉线,A+B,值,前门锁止拉线在内开手柄、锁体固定的,A+B=41.8+57.8=99.6,，大于锁止拉线的,A+B=94,，则锁止拉线与锁体和手柄安装后，内开手柄的锁止拨钮不在初始位置，从而消耗内开手柄锁止行程。,因此造成锁止功能失效，右前门内开手柄落锁后仍能开启。,解止位置,解止位置,措施,：内开手柄锁止行程增大；且保证锁止拉线的,A+B,值与锁体和内开手柄的,A+B,值相等。,解止位置,锁止位置,考虑到拉线、锁体、内开手柄、钣金的制造及装配公差，内开手柄锁止拨钮的锁止行程设计为,15.5mm,大于锁体的最大开启行程,141,，使锁止拨钮能有效可靠锁止。,锁止拉线,A+B=50.7+43.9=94.6mm.,锁体锁止拉线的,A,值,内开手柄锁止拉线的,B,值,内开手柄和锁体的,A+B=50.6+43.9=94.5mm,，与锁止拉线,A+B,值相等。避免了锁止拉线,A+B,值小于锁体和内开手柄的,A+B,值，消耗锁止拨钮的行程，造成锁止拨钮锁止功能失效；也避免了锁止拉线,A+B,值大于锁体和内开手柄的,A+B,值，使锁止拉线产生弯曲，致使锁止拨钮锁止功能失效。,锁止位置,锁止位置,3.6.,问题,：前门拉线固定孔不合理，装配时无法卡接。,分析,：前门拉线第二个卡扣固定点距离内开手柄,114mm,距离较小，内开手柄安装锁拉线时操作不便，拉线固定在内开手柄按钮孔上操作空间不够。,卡扣第一固定点,卡扣第二固定点,A,A,放大,内板,措施,：固定点改在门护板上，采用,1,个卡扣固定点；并且在原第一个卡扣处增加拉线护套。,拉线卡扣,护板,拉线护套,A,A,放大,拉线接头距离卡扣,173mm,3.7.,问题,：后门侧面碰撞试验后开启。,分析,：钣金变形使把手整体产生向下的位移；把手平衡块在碰撞加速度作用下旋转，推动推杆将门锁开启,。,从把手锁系统角度分析，车辆侧面碰撞试验影响后门开启可以考虑的因素有：把手的重量；平衡块的重量；平衡块复位弹簧的弹力；外开推杆的重量及布置；锁体外开启臂扭簧的扭力；外开把手平衡块与外板的距离是否合理等。根据侧碰试验后后门开启的具体情况具体分析，寻找影响侧碰撞试验后门开启的主要因素，制定有效的解决方案。,措施,:,（,1,）,后门外板外形腰线轮廓,R,角值减小，轮廓更清晰；后门钣金涂胶时要求按工艺执行；,（,2,）外开把手拉手结构更改；,（,3,）门锁后门外开推杆改变结构更改。,