亓欢宁 郑达彦

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007

1 引言

发动机罩锁系统，主要功能是为发动机罩关闭提供定位和开启发动机罩的作用。它是一个装在车辆前端能将发动机罩可靠锁紧并通过其内部机构通过拉索实现开启及锁止功能的装置。相对其他车身功能件而言，使用频率较低，但发动机罩锁系统关系行车安全和发动机仓零件的防盗安全。在样车验证过程中出现发罩拉索球头从卡槽脱出，导致发罩无法正常打开（如图1）的问题，为解决该问题本文对发动机罩锁拉索机构进行分析，通过理论分析与实验验证相结合的方法找到拉索脱落的根本原因及经济有效的改进措施，为后续车型研发及相关结构设计提供参考依据。

图1

2 发罩锁拉索机理介绍

如图2所示，发动机罩锁系统主要由发罩锁、密封胶塞、开启把手、控制拉索等组成，控制拉索部分主要包括连接盒上下盖、回位弹簧、拉索球头和连接卡槽等，打开发罩时通过开启把手拉动拉索球头向右移动实现发罩锁的一、二级解锁。

图2 发罩锁系统结构示意图

3 拉索球头脱落原因分析

3.1 发罩系统力传递分析

发罩拉索拉脱直接原因：发罩系统解锁力大于拉索球头拉脱力，拉索球头脱落。力传递路径如下图3，解锁力与门(罩)锁所承受的载荷的关系近似的成线性正比关系[1]，即发罩系统解锁力会随发罩系统反弹力增大而增大，而发动机罩锁两端缓冲胶塞压缩量大小是导致锁扣反弹力增大或减小的关键因素。

在检修3台故障车时发现，发罩开关困难，发罩锁扣两侧缓冲胶塞高度均值26～27mm（压缩量10～11mm），手柄开启力65～70N之间，而设计标准值胶塞压缩量为2mm，胶塞外露高度为18.1mm，胶塞压缩量及手柄开启力远远大于设计值，图4为我们实测数据，由图4可以看出，手柄开启力随胶塞压缩量增大而增大，故障车胶塞压缩量处于偏离设计区间。

图3 发罩系统解锁力传递路径图

为了更近一步验证胶塞压缩量与手柄开启力的关系，同时在调整胶塞压缩量后是否会对间隙段差有影响，我们又随机测量入库前40台车辆数据，测量方法按如下步骤：①记录车辆VIN码→ ②开关发罩3次→ ③测量3次手柄开启力→④测量图5所示黄圈处4个胶塞高度并按顺序做好记录→⑤测量图5所示紫圈4处间隙段差值并按顺序做好记录→⑥调整黄圈2、3两处缓冲胶塞高度为20mm→⑦测量图5所示紫圈4处间隙段差值并按顺序做好记录→⑧调整胶塞后测量记录3次手柄开启力。由于前舱密封条反弹力受胶塞高度等制造因素影响小，每台车近似不变，因此在测量时密封条反弹力忽略。而2、3两处胶塞力臂与锁体近同，对门锁开启力影响最大，97%的力传递效率；1、4两处胶塞对开启力影响次之，58%的力传递效率，因此在步骤6中只调整2、3两处缓冲胶塞。实验结果如图6所示，根据图表变化趋势可以得出：胶塞调高，力值变大；胶塞调低，力值变小；胶塞调整后与段差无明显关联。

图4 实测数据（不同状态下胶塞压缩量与各种力的关系）

图5

图6 实验结果

3.2 拉索连接盒行程与结构分析

在理论状态下，当锁体解锁力＜70N时，手柄解锁力为30±10N，连接盒球头拉索行程为11.3±2mm，连接盒总行程为17.5mm，满足解锁要求。当锁体解锁力增大时，我们用10件样品在解锁力分别为85N、100N、120N三种工况下实测，结果显示即使锁体解锁力增大到120N，行程设计都有余量，无风险。但当锁体解锁力大大超过设计标准时，在解锁过程中手柄端拉动拉索球头必须克服锁体解锁力，由于球头卡槽坡状结构以及连接盒上盖强度不足问题，导致球头会沿着卡槽向上顶起连接盒上盖，当上盖变形量达到6.5mm时，球头拉脱，拉脱力＞200N。我们通过设备在X光下模拟拉索拉脱过程发现实际与理论分析相一致，如图7；

图7 球头拉脱过程

图8

4 解决问题

4.1 根据以上分析，球头拉脱主要原因是胶塞在装配时压缩量大大超出设计值而导致锁体解锁力增大，从而导致拉索在解锁时球头拉脱。为了从根源解决该问题，可以从以下3点要求进行改善：

（1）组织制定发动机罩前端胶塞调整标准，即保证发罩手柄开启力：（30±10N）；缓冲胶塞压缩量：2mm，胶塞外露高度18.1mm，并优化工艺；

（2）严格按照标准进行装配，严格进行质量监控；

（3）对零件结构进行优化，首先连接盒上盖加厚，并增加加强筋，使其屈服强度加大；其次，球头从上部装入卡槽更改为从侧面装入，球头Z向活动量仅0.5mm，连接槽与底座Y向间隙0.1mm，连接槽后部宽度增加，坡状限位面更改为垂直面，从而增大球头拉脱力（见图8）。

5 结论

缓冲胶塞压缩量大小对开启手柄力有决定性的影响，保证胶塞压缩量符合设计要求是防止拉索球头脱出的根本方法。在设计过程中也需要对产品结构进行多重考虑从而在设计上进行优化可以较好的规避球头脱出等问题，更改后的结构经强度、耐久度多方实验验证未发现拉索球头脱出等情况，满足了产品设计要求，对今后相类似产品在设计优化过程中具有一定的指导意义。