汽車電控門鎖失效分析與解決

湛勇剛 傅靈玲

摘 要 汽車行業在我國發展十分迅速，目前車輛門鎖都是通過門鎖控制裝置實現電動開啟和關閉，當事故發生時需保證車門為開鎖狀態，以減少對駕駛員的傷害。本文就市場反饋車輛門鎖失效故障問題，從控制原理出發，分析故障產生的原因并提出解決措施。

關鍵詞 門鎖;失效;控制原理

引言

大部分消費者對汽車車門有很多要求：汽車車門在正常情況及發生輕微碰撞的情況下不會自動打開、在發生輕微碰撞后可以順利打開、防盜性能良好、密閉性能良好、隔音效果良好等等。要滿足消費者的這些需求，就要有安全可靠的鎖系統。基于此，本文主要介紹了汽車車門鎖的主要結構、主要問題以及解決方案。

1門鎖機理

汽車門鎖由開啟機構和鎖體機構共同組成，其最主要的功能是實現安全鎖閉車門，同時確保汽車在行駛期間不會出現自動解鎖的情況，并且在各種條件下都能正確解鎖。上鎖解鎖機構是門鎖的結構主體，構成了門鎖的基本及主要功能。其中解鎖功能尤其重要，如果車門無法解鎖，對車主將會造成很大麻煩，有時候甚至會有危險。此款門鎖的傳動鏈及解鎖動作原理如下：首先在上鎖位置，棘爪在棘爪彈簧力的作用下緊緊靠住鎖舌，鎖舌的主鎖位特征與棘爪緊密咬合，此時咬合量也就是鎖舌棘爪精沖件的重合長度是3.05mm，鎖舌在鎖舌彈簧的作用力下緊密貼合棘爪。解鎖拉桿與棘爪由分別的回位彈簧施加壓力停止于棘爪緩沖塊之上，緩沖塊的壓縮量在常溫下為0.4mm。當車主需要解鎖時按下車內解鎖電動按鈕，門鎖電機將會啟動，帶動渦輪旋轉，渦輪卡腳將會推動曲柄拉桿上的卡腳使曲柄拉桿旋轉，曲柄拉桿的另一端在解鎖拉桿孔內，將會帶動解鎖拉桿旋轉，解鎖拉桿旋轉的同時將會通過特征撥動棘爪，棘爪將會克服棘爪彈簧以及解鎖拉桿彈簧力而旋轉，當棘爪旋轉到與鎖舌主鎖位特征脫開時，鎖舌被釋放，在鎖舌彈簧力作用下回位，門鎖解開，門被打開[1]。

2汽車電控門鎖失效分析與解決

2.1 故障排除

①取下智能鑰匙電池，檢查電池電量為3.06V，電壓正常。②利用CANOE檢測當按下遙控器的開/閉鎖鍵時，無鑰匙啟動控制器可以發出遙控開閉鎖指令。③檢查中控開關插接件連接正常，重新插拔故障依然存在。④檢查BCM和DCU的電源和搭鐵連接正常，更換BCM和DCU，故障依然存在。⑤利用CANOE讀取BCM的碰撞狀態，結果BCM的碰撞狀態為0x1（碰撞）。根據以上分析判斷是車輛碰撞導致的門鎖失效，但售后車輛未碰撞，氣囊也未爆開。該車型的碰撞信號有兩種：一種是網絡直接發出的碰撞命令，一種是BCM采集的硬線碰撞信號。如果發生網絡碰撞命令，安全氣囊一定會爆，實際安全氣囊并未爆，因此進一步判斷是BCM的硬線碰撞信號處理問題。

2.2 建立汽車門鎖的完整失效樹

失效樹分析主要指的是在系統的設計過程中，借助于對硬件、軟件以及人為因素等各種可能造成系統出現失效狀態的因素進行分析，并在此基礎上進行失效圖也就是邏輯框圖的繪畫，從而確定系統失效原因的各種組合方式以及有可能發生的各種邏輯關系。在此基礎上進行失效概率的合理計算，然后根據計算結果來進行糾正措施的針對性制定，借此來使得該系統的運行安全性以及可靠性得到更進一步的提升。通過失效樹圖能夠根據系統的內在聯系來進行失效源的有效查找，從而得出造成系統失效的薄弱環節，來讓系統設計的有效性以及失效的診斷效率得到有效的提升。可以說失效樹的建立也是失效樹分析算法中的重要組成部分，其建立的科學性以及完善程度也是該算法的構建關鍵，并直接影響到失效定性分析以及定量計算的準確性，因此說只有做好汽車門鎖完整失效樹的構建工作，才能夠取得良好的分析研究效果，并為后續的門鎖優化設計工作提供足夠多的理論支持。

2.3 測試與驗證

對更改后的軟件按照如下方式進行仿真驗證。①通過LabView編寫程序模擬安全氣囊與點火開關狀態切換。②其中碰撞信號完全按照安全氣囊發出的波形執行，包含自檢過程。③點火開關采用模擬操作方式，點火開關為ON時，延時6.2～6.4s，然后在觸發Start信號，并維持2.8～3.8s。其中，延時區間的時間為系統隨機發送，隨機區間的設置主要是模擬人為操作可能存在的時間偏差。④在Start恢復到ON時，系統將會延時5s檢測當前是否有碰撞信號，如果有碰撞信號，將被記錄到本次記錄數據中，并在下一個周期時先清除碰撞信號，然后再繼續執行模擬程序操作。按照此方式循環操作。⑤在經過連續25h的測試后未發現碰撞問題。

2.4 結構的可靠性

結構在設計以及使用過程之中還具備有諸多的影響因素，并直接影響導致整個車鎖的安全性、實用性以及耐久性，而對這些影響因素進行分析也就是進行車鎖的可靠性分析，其也是結構計算、設計內容的一項重要構成部分。在進行結構模型的計算之前，還需要引入外載荷、材料強度、構件尺寸、邊界條件以及加工公差等基本變量，并需要充分重視測量誤差等各種隨機因素。在進行變量的取值過程中還需要應用隨機變量或者隨機過程的模式來進行描述，從而取得良好的結構可靠性分析效果。可以說可靠性分析方法指的是對建立模型中的輸入參數以及假設的不確定性進行分析，并就這些因素對于整個車鎖結構的影響程度進行分析，通過相應的可靠性指標來進行判斷，來讓設計產品的質量以及可靠性得到有效的提升[2]。

3結束語

基于汽車門鎖的原理對門鎖無法電動解鎖的失效進行分析，發現失效是由于蝸輪卡腳被曲柄拉桿的凸臺擋住解不了鎖，繼而通過臺架復現失效，通過對失效門鎖的觀察進一步發現是由于咬合量過小而導致解鎖拉桿位置偏差從而導致聯動的曲柄拉桿位置不對，接下來通過比較臺架密封力以及車門密封力發現此失效的根本原因是客戶的車門密封力過大（>600N）導致。在考慮更改周期及成本的前提下，通過優化設計，將解鎖拉桿上與棘爪配合面沿旋轉中心增厚1.6°，經驗證產品功能良好，失效消失，各種問題得到有效解決。

參考文獻

[1] 陶春虎.緊固件的失效分析及其預防[M].北京：航空工業出版社，2013：85-92.

[2] 陶春虎，鐘培道，恩云飛，等.軍工產品失效分析技術手冊[M].北京：國防工業出版社，2009：107.