汽车门锁构造、工作原理及特殊案例分析

张占东+++黄海龙+++侯向安+++薛松

摘 要：汽车门锁作为整车上的一个重要安全部件，起着防盗、保护乘员安全的重要作用，文章介绍了一种常见汽车门锁的构造和工作原理，并通过一个实例简述了汽车门锁棘轮和棘爪啮合的基本要点。

关键词：汽车门锁；半锁紧位置；旋转中心；棘轮；棘爪

引言

汽车门锁故障是在一定条件下表现出来的，常见故障现象有车门关不上、打不开等。在车门刚度满足要求的情况下，主要故障集中在门锁系统中，若不及时排除门锁故障，不但会造成经济上的损失，还有可能引发重大部件事故或给汽车用户造成人身伤亡事故。因此，若能根据故障描述特征，及时找出发出异常的确切部位与原因，就能提前作出故障诊断，并及早加以排除。

1 汽车门锁种类及发展历程

从汽车发明至今，汽车门锁经历了机械门锁、电动门锁、智能门锁的发展过程。电子智能门锁采用电子电路控制，以电磁铁、微型电动机和锁体为执行机构，是机电一体化安全装置。

2 门锁系统的简介

汽车门锁系统主要分为两大部分：内外操纵机构和锁止机构。

操纵机构：将操纵动作传递到锁体上的全部零件的总称，包含内外手柄及其连杆机构。

锁止机构：将车门锁止的部件。包含：锁体、锁扣、钥匙、锁芯及涉及到的连杆机构等。

汽车门锁有两个档位：半锁紧位置和全锁紧位置。半锁紧位置：车门不完全关闭时，锁体与锁扣所处的啮合位置；全锁紧位置：车门完全关闭时，锁体与锁扣所处的啮合位置；

纵向：当门锁处于锁紧位置时，在锁体和锁扣的啮合点和门铰链旋转中心线所确定的平面内，并与铰链旋转中心线垂直的方向；

横向：当门锁处于锁紧位置时，垂直于锁体和锁扣的啮合点和门铰链旋转中心线所确定的平面的方向；

纵向载荷：锁体和锁扣在半锁紧位置应能承受4500N的纵向载荷；在全锁紧位置应能承受11110N的纵向载荷均不得脱开。

横向载荷：锁体和锁扣在半锁紧位置应能承受4500N的横向载荷；在全锁紧位置应能承受9000N的横向载荷均不得脱开。

3 门锁工作原理

关车门时：在关车门的撞动惯性力作用下，棘轮受锁扣的压迫克服棘轮回位弹簧作用力而转动，棘爪在止动弹簧的作用力下将棘轮卡住，完成锁紧车门动作。

开车门时：通过操纵内外手柄，解除棘爪对棘轮的止动作用，棘轮在回位弹簧的作用力下转动弹开，车门被打开。

4 失效案例机理解析

近期有一个故障案例，量产初期某车在半锁紧位置时，用手向外可以把车门扒开，不符合横向载荷半锁紧位置时能够承受4500N的力不脱开的要求，引起工程师的特别关注。通过排查门锁周围附件，排除周围附件的原因，最终问题锁定在棘轮和棘爪半锁紧位置的啮合方面存在异常。如图3所示。

局部放大后参见图4。

棘轮和棘爪的旋转中心固定后，在半锁紧位置当棘轮受到锁扣施加的开启方向上的力后，棘轮绕棘轮的旋转中心顺时针旋转，此时棘爪阻止棘轮旋转，门锁锁止在半锁紧位置。

棘轮半锁紧位置的啮合面为圆弧面，标注直径为∮48.2mm，当棘轮和棘爪啮合到半锁紧位置时，啮合后的受力方向始终通过棘轮圆弧的中心线，即始终通过∮48.2mm这个圆弧的中心点。根据上图绘图可知，半锁紧位置的受力方向距离棘爪旋转中心点为0.7mm，且在旋转中心点的上侧。

根据杠杆原理可知，当在车门上施加向外的力越大时，棘爪沿顺时针旋转运动的力也越大，当足以克服棘轮和棘爪半锁紧位置时的摩擦力以及棘爪止动弹簧的复位力时，就会出现案例中描述的问题，即车门半锁紧时用力向外扒车门，车门就会被扒开，影响乘员人身安全。

5 此案例解决方案

通过失效机理解析，解决此类故障的要点是：半锁紧位置受力方向通过的直线，必须在棘爪旋转中心点的左下侧，如图5所示：

围绕上述要点，解决方案有两种：第一，通过改变棘轮、棘爪的旋转中心位置，使半锁紧位置的受力方向移动到棘爪旋转中心点的左下侧；第二，通过顺时针改变棘轮半锁紧位置的圆弧角度，也可以使半锁紧位置的受力方向移动到棘爪旋转中心点的左下侧，此时半锁紧位置棘爪的运动趋势是沿逆时针旋转，即对车门施加向外的力越大，棘轮和棘爪啮合的越紧密，不会出现失效案例的现象。

加大棘爪止动弹簧力的方案不可取，因为这会增加内外把手的开启力，还会使车门开闭时的声音加大，影响整车品质。

6 结束语

经上所述，任何汽车门锁故障都是具有一定规律的，只有抓住故障的规律，才能有效进行故障诊断并排除故障，提高汽车的使用性能和安全性能，来杜绝各类事故的发生，保护人们的生命财产安全，让汽车更好地全心全意地为人们服务。endprint