CN108843157A - 一种汽车门锁的安全控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车门锁的安全控制方法，包括以下步骤：1)对汽车门锁进行几何特征建模，得到门锁保持系统模型；2)向门锁保持系统模型中输入参数信息；3)根据步骤2)得到的匹配的FN值数据，通过运算公式得到Ft及Ff数据；4)判断Ft与Ff的数值关系，若Ff＞Ft，则评价所述门锁保持系统模型无自动开启风险，对所述汽车门锁实现安全控制。本发明的优点是由于对汽车门锁进行建模，通过判断Ft的数值，并与Ff比较，若满足步骤4)的情况，评价说明门锁保持系统模型无自动开启风险，使门锁保持系统模型不会失效，并且可设置门锁稳定的低开启力，节省了产品的开发成本，同时缩短了产品的开发周期。

Description

一种汽车门锁的安全控制方法
技术领域
本发明涉及安全控制方法领域，特别是涉及一种汽车门锁的安全控制方法。
背景技术
汽车门锁保持系统模型主要有棘爪和卡板组成，车辆在行驶中或受碰撞情况下，通过棘爪与卡板的啮合作用持续保持车门关闭安全，保障车内人员的安全。但在汽车门锁新品开发试验中或现有的汽车售后市场，会出现的主要问题为：门锁保持系统模型失效使其自动开启车门，影响车辆的安全性。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种汽车门锁的安全控制方法，以解决汽车门锁失效的技术问题。
技术方案：
一种汽车门锁的安全控制方法，包括以下步骤：
1)对汽车门锁进行几何特征建模，得到门锁保持系统模型，同时对所述门锁保持系统模型中的各组成构件设置运动关系约束，所述门锁保持系统模型包括座板、卡板、卡板铆钉、棘爪及棘爪铆钉，所述卡板上设有卡板啮合面，所述棘爪上设有棘爪啮合面，所述卡板与所述棘爪的材质相同，所述卡板啮合面与所述棘爪啮合面匹配啮合；
2)向所述门锁保持系统模型中输入参数信息，所述参数信息至少包括车门关闭门、车门关闭力作用距离、弹簧系统力矩、所述棘爪及所述卡板的材质、所述棘爪及所述卡板的厚度，所述门锁保持系统模型为反映车门关闭力与FN值关系的数据模型，运算公式如下：
Td+Ts＝FN×L
其中Td＝F×ld，Td为作用于卡板上的力矩，F为车门关闭力，ld为车门关闭力作用距离；Ts为弹簧系统作用于卡板上的力矩，L为所述卡板与所述棘爪啮合点的作用距离，FN为由所述棘爪与所述卡板的啮合点指向棘爪铆钉旋转中心的正向力；
3)根据步骤2)得到的匹配的FN值数据，通过运算公式得到Ft及Ff数据，运算公式如下：
Ff＝FN×μ；
其中，为所述卡板与所述棘爪的接触面有效角，μ为所述卡板与所述棘爪材料的摩擦系数，Ft为啮合线切向力,Ff为啮合面摩擦力，ls为啮合公差，D为啮合距离；
4)判断Ft与Ff的数值关系，若Ff＞Ft，则评价所述门锁保持系统模型无自动开启风险，对所述汽车门锁实现安全控制。由于对汽车门锁进行建模，通过判断Ft的数值，并与Ff比较，若满足步骤4)的情况，则评价说明门锁保持系统模型无自动开启风险，使门锁保持系统模型不会失效，通过建模即可模拟不同几何特征的门锁保持系统模型的开启风险，具有较强的工程适用性，节省了产品的开发成本，同时缩短了产品的开发周期。
在其中一个实施例中，还包括以下步骤：
5)若Ff＜Ft，评价所述门锁保持系统模型有自动开启风险，同时，通过调整步骤2)中的所述参数信息，直至使得Ff＞Ft，实现对所述汽车门锁的安全控制。
在其中一个实施例中，还包括以下步骤：
6)通过步骤4)或步骤5)的计算结果，获得虚拟门锁开启力范围值，根据所述门锁保持系统模型得到门锁样品，对所述门锁样品进行测试得到开启力曲线图，若开启力曲线图上任意一点都在所述虚拟门锁开启力范围值以内，认为上述汽车门锁无自动开启风险。通过获得虚拟门锁开启力范围值，与开启力曲线进行对比，可以通过门锁保持系统模型的几何特征改变，减少车门开启力的扰动因素，使车门在多次开闭过程后，汽车门锁的内外开启力增加量较小，提高车门开启的舒适度；通过建模的门锁保持系统模型与门锁样品的实验结果进行对比，可以形成系统的门锁保持系统的评价体系，实现汽车门锁的开启舒适性，同时避免汽车门锁自动开启的安全风险。
在其中一个实施例中，啮合距离D为3～5mm。
在其中一个实施例中，啮合公差ls为0.1～0.3mm。
在其中一个实施例中，所述卡板与所述棘爪的接触面有效角为0.5～2.5°。
在其中一个实施例中，步骤2)中，所述卡板厚度是所述棘爪厚度的1.2～1.5倍。
在其中一个实施例中，所述卡板啮合面与所述棘爪啮合面的夹角为卡板偏置角，卡板偏置角为∠α，∠α为5～7°。由于卡板啮合面与棘爪啮合面的夹角为∠α，可以保证棘爪在脱离卡板过程中，始终保持棘爪和卡板能够完全面接触，减少脱离抖动带来的开启力扰动因素，使汽车门锁的内外开启力增加量较小，提高车门开启的舒适度。
在其中一个实施例中，所述卡板与所述棘爪的材质硬度都为HV400～HV470。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是由于对汽车门锁进行建模，通过判断Ft的数值，并与Ff比较，若满足步骤4)的情况，则评价说明门锁保持系统模型无自动开启风险，使门锁保持系统模型不会失效，通过建模即可模拟不同几何特征的门锁保持系统模型的开启风险，具有较强的工程适用性，节省了产品的开发成本，同时缩短了产品的开发周期。
附图说明
图1为实施例1的汽车门锁的门锁保持系统模型的结构示意图；
图2为实施例1的棘爪与卡板啮合示意图；
图3为图2的去除部分卡板后的结构示意图；
图4为图3的局部放大图；
图5为实施例1的棘爪受力示意图；
图6为实施例1的门锁样品的门锁外开启力曲线图；
图7为实施例1的门锁样品的门锁内开启力曲线图；
图8为实施例1的门锁样品的门锁振动试验线图；
其中，1-座板、2-卡板、21-卡板啮合面、22-卡板孔心、3-卡板铆钉、31-卡板铆钉旋转中心、4-棘爪、41-棘爪啮合面、42-棘爪孔心、5-棘爪铆钉、51-棘爪铆钉旋转中心、6-啮合线。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1～5，一种汽车门锁的安全控制方法，包括以下步骤：
1)对汽车门锁进行几何特征建模，得到门锁保持系统模型，同时对门锁保持系统模型中的各组成构件设置运动关系约束，门锁保持系统模型包括座板1、卡板2、卡板铆钉3、棘爪4及棘爪铆钉5，卡板2上设有卡板啮合面21，棘爪4上设有棘爪啮合面41，卡板2与棘爪4的材质相同，卡板啮合面21与棘爪啮合面41匹配啮合，卡板2通过卡板铆钉3铆接在座板1上，棘爪4通过棘爪铆钉5铆接在座板1上。
具体的，可以采用3D软件如CATIA软件，对汽车门锁进行几何建模。
2)通过门锁计算软件，向门锁保持系统模型中输入参数信息，参数信息至少包括车门关闭门、车门关闭力作用距离、弹簧系统力矩、棘爪及卡板的材质、棘爪及卡板的厚度，门锁保持系统模型为反映车门关闭力与FN值关系的数据模型，运算公式如下：
Td+Ts＝FN×L
请参阅图2，其中Td＝F×ld，Td为作用于卡板上的力矩，F为车门关闭力，ld为车门关闭力作用距离；Ts为弹簧系统作用于卡板上的力矩，L为卡板与棘爪啮合点的作用距离，FN为由棘爪与卡板的啮合点指向棘爪铆钉旋转中心的正向力。
其中，棘爪铆钉5穿过棘爪4的棘爪孔心42后铆接在座板1上，卡板铆钉3穿过卡板2的卡板孔心22后铆接在座板1上，卡板铆钉旋转中心31与卡板孔心22同心设计，棘爪铆钉旋转中心51与棘爪孔心42同心设计，棘爪啮合面41几何中心与棘爪铆钉旋转中心51同心设计。卡板2厚度是棘爪4厚度的1.2～1.5倍。卡板2与棘爪4的材质硬度为HV400～HV470。卡板啮合面21与棘爪啮合面41的夹角为卡板偏置角，卡板偏置角为∠α，∠α为5～7°。本实施例中，卡板2厚度为5mm，棘爪4厚度为4mm。棘爪4及卡板2的材质都为S45C钢。卡板2与棘爪4的材质硬度都为HV435，卡板偏置角∠α为5°。
3)根据步骤2)得到的匹配的FN值数据，通过运算公式得到Ft及Ff数据，运算公式如下：
Ff＝FN×μ；
其中，为卡板与棘爪的接触面有效角，μ为卡板与棘爪材料的摩擦系数，Ft为啮合线切向力，Ff为啮合面摩擦力，ls为啮合公差，D为啮合距离。其中，啮合距离D为3～5mm。啮合公差ls为0.1～0.3mm。卡板与棘爪的接触面有效角为0.5～2.5°。图5中，啮合线6为棘爪4和卡板2的啮合线。本实施例中，向门锁保持系统模型中输入参数信息，其中，ls为0.1mm，D为3mm，得到数据如下：车门关闭力为600N，此时得到的为1.9°，FN为12500N，Ff为625N，Ft为415N。
4)判断Ft与Ff的数值关系，若Ff＞Ft，则评价门锁保持系统模型无自动开启风险，对汽车门锁实现安全控制。
本实施例中，Ff＞Ft，说明本实施例中的门锁保持系统模型无自动开启风险。
5)若Ff＜Ft，评价门锁保持系统模型有自动开启风险，同时，通过调整步骤2)中的参数信息，直至使得Ff＞Ft，实现对汽车门锁的安全控制。
6)通过步骤4)或步骤5)的计算结果，获得虚拟门锁开启力范围值，根据门锁保持系统模型得到门锁样品，对门锁样品进行测试得到开启力曲线图，若开启力曲线图上任意一点都在虚拟门锁开启力范围值以内，认为上述汽车门锁无自动开启风险。
将汽车门锁的参数信息输入动力学软件ADAMS软件中，具体为：车门关闭力F为600N，车门关闭力作用距离ld为16mm，棘爪与卡板的啮合点作用距离为35mm，卡板与棘爪材料摩擦系数μ为0.05，棘爪与卡板弹性模量E为210GPa,得到门锁保持系统内外开启力都为25±5N，即为虚拟门锁开启力范围值。
性能测试：
内外开启力数据曲线与虚拟门锁开启力范围值进行对比：利用该实施例的门锁保持系统模型制成门锁样品，对门锁样品进行10万次车门耐久试验后，得到的门锁内开启力和门锁外开启力数据曲线如图6及图7所示。
由图6及图7可知，本实施例中的门锁样品在10万次车门耐久试验后，门锁内开启力为23N～26N，门锁外开启力为21N～28N，物理验证结果符合门锁保持系统模型验证，说明车门经过多次开闭后，仍然能保持较低的门锁内开启力及门锁外开启力，说明本实施例中的门锁保持系统模型制得的门锁样品，能够保持优异的啮合性，不会使门锁内外开启力增大，保证了车门开启的舒适度。
门锁振动测试试验：对门锁样品进行门锁振动测试，测试条件为：车门关闭力为600N，加速度为50m/s2，振幅为2mm，120秒内振动频率从5Hz增加到50Hz，再从50Hz减小到5Hz。重复15次，30分钟完成振动试验，测试条件严格于行业标准QC/T627-2013。测试结果如图8所示。
由图8可知，门锁样品在门锁振动试验未出现自动开启现象，说明本发明的汽车门锁的安全控制方法，能够有效对门锁保持系统模型进行模拟计算，通过计算Ff和Ft的数值及两者差值大小，判断汽车门锁是否存在自动开启风险，节约了研发成本，同时缩短了研发周期。
实施例2
本实施例与实施例1的区别点在于：本实施例中，车门关闭力F为300N，，ls为0.1mm，D为1mm，得到数据如下：车门关闭力作用距离ld为12mm，棘爪与卡板的啮合点作用距离为30mm，卡板与棘爪材料摩擦系数μ为0.11，棘爪与卡板弹性模量E为210GPa,此时得到的为5.7°，FN为6200N，Ff为619N，Ft为682N。
由于Ff＜Ft，故评价门锁保持系统模型有自动开启风险，通过调整啮合距离D至4mm，摩擦系数μ至0.07，得到为1.4°，FN为6200N，Ff为434N，Ft为152N，此时，Ff＞Ft，评价门锁保持系统模型无自动开启风险，同时也可以根据上述修改后的门锁保持系统模型制成门锁样品，进行门锁内外开启力测试试验及门锁振动试验，通过试验可知，本实施例得到的门锁样品无自动开启风险，说明通过门锁保持系统模型进行模拟计算，可以判断汽车门锁是否存在自动开启风险，节约了研发成本。

Claims (9)

1.一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对汽车门锁进行几何特征建模，得到门锁保持系统模型，同时对所述门锁保持系统模型中的各组成构件设置运动关系约束，所述门锁保持系统模型包括座板、卡板、卡板铆钉、棘爪及棘爪铆钉，所述卡板上设有卡板啮合面，所述棘爪上设有棘爪啮合面，所述卡板与所述棘爪的材质相同，所述卡板啮合面与所述棘爪啮合面匹配啮合；
2)向所述门锁保持系统模型中输入参数信息，所述参数信息至少包括车门关闭门、车门关闭力作用距离、弹簧系统力矩、所述棘爪及所述卡板的材质、所述棘爪及所述卡板的厚度，所述门锁保持系统模型为反映车门关闭力与FN值关系的数据模型，运算公式如下：
Td+Ts＝FN×L
其中Td＝F×ld，Td为作用于卡板上的力矩，F为车门关闭力，ld为车门关闭力作用距离；其中Ts为弹簧系统作用于卡板上的力矩，L为所述卡板与所述棘爪啮合点的作用距离，FN为由所述棘爪与所述卡板的啮合点指向棘爪铆钉旋转中心的正向力；
3)根据步骤2)得到的匹配的FN值数据，通过运算公式得到Ft及Ff数据，运算公式如下：
Ff＝FN×μ；
其中，为所述卡板与所述棘爪的接触面有效角，μ为所述卡板与所述棘爪材料的摩擦系数，Ft为啮合线切向力,Ff为啮合面摩擦力，ls为啮合公差，D为啮合距离；
4)判断Ft与Ff的数值关系，若Ff＞Ft，则评价所述门锁保持系统模型无自动开启风险，对所述汽车门锁实现安全控制。
2.根据权利要求1所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
5)若Ff＜Ft，评价所述门锁保持系统模型有自动开启风险，同时，通过调整步骤2)中的所述参数信息，直至使得Ff＞Ft，实现对所述汽车门锁的安全控制。
3.根据权利要求2所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
6)通过步骤4)或步骤5)的计算结果，获得虚拟门锁开启力范围值，根据所述门锁保持系统模型得到门锁样品，对所述门锁样品进行测试得到开启力曲线图，若开启力曲线图上任意一点都在所述虚拟门锁开启力范围值以内，认为上述汽车门锁无自动开启风险。
4.根据权利要求1所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，啮合距离D为3～5mm。
5.根据权利要求1所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，啮合公差ls为0.1～0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，所述卡板与所述棘爪的接触面有效角为0.5～2.5°。
7.根据权利要求1所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，步骤2)中，所述卡板厚度是所述棘爪厚度的1.2～1.5倍。
8.根据权利要求1所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，所述卡板啮合面与所述棘爪啮合面的夹角为卡板偏置角，卡板偏置角为∠α，∠α为5～7°。
9.根据权利要求1所述的一种汽车门锁的安全控制方法，其特征在于，所述卡板与所述棘爪的材质硬度都为HV400～HV470。
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