淺析分段式發罩拉索脫落原因以及解決方案

亓歡寧 鄭達彥

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

發動機罩鎖系統，主要功能是為發動機罩關閉提供定位和開啟發動機罩的作用。它是一個裝在車輛前端能將發動機罩可靠鎖緊并通過其內部機構通過拉索實現開啟及鎖止功能的裝置。相對其他車身功能件而言，使用頻率較低，但發動機罩鎖系統關系行車安全和發動機倉零件的防盜安全。在樣車驗證過程中出現發罩拉索球頭從卡槽脫出，導致發罩無法正常打開（如圖1）的問題，為解決該問題本文對發動機罩鎖拉索機構進行分析，通過理論分析與實驗驗證相結合的方法找到拉索脫落的根本原因及經濟有效的改進措施，為后續車型研發及相關結構設計提供參考依據。

圖1

2 發罩鎖拉索機理介紹

如圖2所示，發動機罩鎖系統主要由發罩鎖、密封膠塞、開啟把手、控制拉索等組成，控制拉索部分主要包括連接盒上下蓋、回位彈簧、拉索球頭和連接卡槽等，打開發罩時通過開啟把手拉動拉索球頭向右移動實現發罩鎖的一、二級解鎖。

圖2 發罩鎖系統結構示意圖

3 拉索球頭脫落原因分析

3.1 發罩系統力傳遞分析

發罩拉索拉脫直接原因：發罩系統解鎖力大于拉索球頭拉脫力，拉索球頭脫落。力傳遞路徑如下圖3，解鎖力與門(罩)鎖所承受的載荷的關系近似的成線性正比關系[1]，即發罩系統解鎖力會隨發罩系統反彈力增大而增大，而發動機罩鎖兩端緩沖膠塞壓縮量大小是導致鎖扣反彈力增大或減小的關鍵因素。

在檢修3臺故障車時發現，發罩開關困難，發罩鎖扣兩側緩沖膠塞高度均值26～27mm（壓縮量10～11mm），手柄開啟力65～70N之間，而設計標準值膠塞壓縮量為2mm，膠塞外露高度為18.1mm，膠塞壓縮量及手柄開啟力遠遠大于設計值，圖4為我們實測數據，由圖4可以看出，手柄開啟力隨膠塞壓縮量增大而增大，故障車膠塞壓縮量處于偏離設計區間。

圖3 發罩系統解鎖力傳遞路徑圖

為了更近一步驗證膠塞壓縮量與手柄開啟力的關系，同時在調整膠塞壓縮量后是否會對間隙段差有影響，我們又隨機測量入庫前40臺車輛數據，測量方法按如下步驟：①記錄車輛VIN碼→ ②開關發罩3次→ ③測量3次手柄開啟力→④測量圖5所示黃圈處4個膠塞高度并按順序做好記錄→⑤測量圖5所示紫圈4處間隙段差值并按順序做好記錄→⑥調整黃圈2、3兩處緩沖膠塞高度為20mm→⑦測量圖5所示紫圈4處間隙段差值并按順序做好記錄→⑧調整膠塞后測量記錄3次手柄開啟力。由于前艙密封條反彈力受膠塞高度等制造因素影響小，每臺車近似不變，因此在測量時密封條反彈力忽略。而2、3兩處膠塞力臂與鎖體近同，對門鎖開啟力影響最大，97%的力傳遞效率；1、4兩處膠塞對開啟力影響次之，58%的力傳遞效率，因此在步驟6中只調整2、3兩處緩沖膠塞。實驗結果如圖6所示，根據圖表變化趨勢可以得出：膠塞調高，力值變大；膠塞調低，力值變小；膠塞調整后與段差無明顯關聯。

圖4 實測數據（不同狀態下膠塞壓縮量與各種力的關系）

圖5

圖6 實驗結果

3.2 拉索連接盒行程與結構分析

在理論狀態下，當鎖體解鎖力＜70N時，手柄解鎖力為30±10N，連接盒球頭拉索行程為11.3±2mm，連接盒總行程為17.5mm，滿足解鎖要求。當鎖體解鎖力增大時，我們用10件樣品在解鎖力分別為85N、100N、120N三種工況下實測，結果顯示即使鎖體解鎖力增大到120N，行程設計都有余量，無風險。但當鎖體解鎖力大大超過設計標準時，在解鎖過程中手柄端拉動拉索球頭必須克服鎖體解鎖力，由于球頭卡槽坡狀結構以及連接盒上蓋強度不足問題，導致球頭會沿著卡槽向上頂起連接盒上蓋，當上蓋變形量達到6.5mm時，球頭拉脫，拉脫力＞200N。我們通過設備在X光下模擬拉索拉脫過程發現實際與理論分析相一致，如圖7；

圖7 球頭拉脫過程

圖8

4 解決問題

4.1 根據以上分析，球頭拉脫主要原因是膠塞在裝配時壓縮量大大超出設計值而導致鎖體解鎖力增大，從而導致拉索在解鎖時球頭拉脫。為了從根源解決該問題，可以從以下3點要求進行改善：

（1）組織制定發動機罩前端膠塞調整標準，即保證發罩手柄開啟力：（30±10N）；緩沖膠塞壓縮量：2mm，膠塞外露高度18.1mm，并優化工藝；

（2）嚴格按照標準進行裝配，嚴格進行質量監控；

（3）對零件結構進行優化，首先連接盒上蓋加厚，并增加加強筋，使其屈服強度加大；其次，球頭從上部裝入卡槽更改為從側面裝入，球頭Z向活動量僅0.5mm，連接槽與底座Y向間隙0.1mm，連接槽后部寬度增加，坡狀限位面更改為垂直面，從而增大球頭拉脫力（見圖8）。

5 結論

緩沖膠塞壓縮量大小對開啟手柄力有決定性的影響，保證膠塞壓縮量符合設計要求是防止拉索球頭脫出的根本方法。在設計過程中也需要對產品結構進行多重考慮從而在設計上進行優化可以較好的規避球頭脫出等問題，更改后的結構經強度、耐久度多方實驗驗證未發現拉索球頭脫出等情況，滿足了產品設計要求，對今后相類似產品在設計優化過程中具有一定的指導意義。