汽车门锁冲击异响及影响因素分析(2)
经历过啮合冲击,密封系统等消耗掉大量能量,锁止冲击和解锁冲击直接影响因素密封刚度和密封间隙、及门锁锁止行程。
2.2 拍击异响
在外力的作用下,两个相邻的物体产生碰撞,彼此接触然后又分开,再接触,有时也会出现反向接触再分开,产生拍击异响[7]。对于汽车来说,路面激励产生门锁系统拍击异响的主要激励源。 在车辆行驶过程中,车门在重力和路面传来的激励的共同作用,此时可以将整车可以简化为一个四自由度垂向动力学模型(1/2整车动力学模型[8])。在1/2垂向动力学模型的基础上引入车门-门锁系统,可建立如下图3所示的汽车门锁拍击模型。
图3 车门-门锁动力学系统
考虑锁扣和门锁间隙的拍击异响动力学模型如图4,其中,B为单侧间隙,m、c、k为车门-门锁系统在锁扣啮合位置的当量的质量、阻尼、和刚度。其动力学方程为公式(2),其中f(x)是一个描述位置非线性函数。
图4 车门-门锁动力学系统
3 影响因素
对门锁冲击及异响进行控制,是一个系统的过程,只有对于其影响因素全面的研究,才能在产品开发早期、及产品生产过程中进行预防和控制。影响或者导致冲击异响产生的主要因素包括: 门锁系统结构、门锁的安装、车门下垂、车门及车身结构、密封刚度和阻尼特性等。
3.1 门锁系统结构
无论是静态冲击,还是动态冲击,门锁系统的结构合理设计是控制冲击异响的关键因素,因为其在整个门锁系统运动过程中与周边零部件的碰撞最多,声音最大。必须在锁扣、卡板冲击位置设计缓冲结构、包塑处理、增加缓冲垫。也采用润滑脂,在降低摩擦阻力的同时,还可以在冲击的瞬间产生油膜,起到缓冲击的作用。
3.2 门锁的安装
门锁的安装位置,在垂向方向(整车Z向)应当尽可能地靠近门总成的质心。
锁扣通常用螺栓安装到车身门柱上,冲击产生的噪音通过锁扣安装点传递给车身。提高锁扣安装位置的动刚度,减少由于关门撞击锁扣产生的振动和噪声的传递。同时,还可以在锁扣与侧围中间设计一个橡胶隔振垫起到隔振作用。
3.3 车门下垂
车门下垂是指车门在重力以及外力作用下相对于车身的垂向变形,车门抗垂向变形能力(垂向刚度)不足,在恶劣行驶工况下,车门可能会由于动态载荷作用下发生塑性变形,造成车门下沉降,导致车门无法顺利开闭,甚至车门系统的密封性等。
车门下垂除跟自身结构刚度和重量及分布相关外,还跟车门的两个铰链的安装间距和安装点的静态刚度有关。
3.4 车门及车身结构
车门总成与车身的固有合理频率分布,在设计早期进行预防和避让。同时,整车门框要有足够抗变形能力(门框刚度,通常以门框对角相对变形量来衡量), 降低门框与车门存在较大的相对运动趋势。
3.5 密封刚度和阻尼特性
密封条的刚度和车门密封间隙是决定密封条反力的关键因素,而密封反力越大,需要的关门力就越大,而较大关闭力,而需要较大的关门速度,因素带来较大的静态冲击;但是,较大的周向刚度和密封反力则对控制门锁系统动态拍击异响有利。
在车门关闭过程中,当密封条受到挤压发生变形,能消耗车门关闭能量的30%~50%,密封条排气孔阻尼力能够消耗能量占密封条消耗总能量的20%[9]。在车辆行驶颠簸时,密封系统的阻尼力也是消除车门振动的关键要素。
4 案例分析
根据市场反馈,某车型存在“颠簸路车门异响”问题。参考8D方法[10],首先建立了以市场质量、工艺、产品工程、供应商质量、售后服务为主的跨部门TFT (Task Force Team)功能小组。并建立下以五个步骤的问题解决方法和流程:①问题描述;②临时措施;③原因分析及措施;④执行实施;⑥防再发。
4.1 问题描述
对问题进行客观的描述、及正确识别是问题能得以解决的前提。质量工程师对问题进行了严密的调查,问题描述为:①车辆行驶在扭曲路上,加速急停,转向时车门锁与锁扣处发出异响;②锁扣上表面磨损严重(图6);③首次发生问题车辆,使用行驶周期时间约12个月。
4.2 临时措施
制定临时措施,对问题进行快速的处理,能够有效减少损失和客户抱怨。根据调查结果分析,在动态载荷作用下,锁体金属底板与锁扣撞击导致异响。调整锁扣安装位置,排除在常用工况下发生撞击的现象,经实车验证有效,维修指导手册用于处理售后问题。
文章来源:《爆炸与冲击》 网址: http://www.bzycjzz.cn/qikandaodu/2021/0430/954.html