汽車門鎖沖擊異響及影響因素分析

橡塑技術與裝備（塑料）

CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

汽車門鎖沖擊異響及影響因素分析

劉紅波，蘇立杰

(北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300)

摘要：

以卡板式汽車門鎖為例，介紹了汽車門鎖系統、及車門-門鎖系統結構；分析了門鎖系統靜態和動態沖擊異響產生機理，

并構建了相應的動力學模型；分析了門鎖沖擊的影響因素。最后，結合某車型門鎖沖擊異響問，應用方法提出的解決了撞擊

8D

異響問題工程方法和流程。

關鍵詞：

門鎖系統；沖擊；密封條；壓縮負荷；方法

8D

中圖分類號： 文章編號：

TQ320.67 1009-797X(2020)08-0028-05

文獻標識碼：

B DOI:10.13520/.2020.08.005

汽車在行駛、操作等過程中的異響問題，如發

動機異響、懸架異響、座椅異響、手套箱異響等，已

經成為是消費者抱怨最多的問題之一（，

。從異響產生的機中國行業聯合研究年終特輯）

2018

理可概括為三類，包括：①摩擦異響（），是

Squeak

一種由于兩部件表面之間的黏滑現象導致的摩擦噪聲；

②拍擊異響（），是一種當有兩個相對運動的

Rattle

組件之間發生短促接觸時，產生的拍擊聲；③蜂鳴聲

（），是單一部件結構共振而輻射的聲音

Buzz

[1]

板式等形式。其中，卡板式門鎖由于嚙合可靠，強度

高等原因被廣泛使用。門鎖安裝在車門內板上，通過

U

形卡板與安裝在車身側圍上的鎖扣嚙合保持車門上

鎖狀態。門鎖機構主要由爪支座、旋轉卡板、止動爪、

鎖扣和彈簧等組成，如圖()所示。

1b

。

汽車門鎖系統沖擊異響可概括為靜態沖擊異響和

動態沖擊異響。靜態沖擊異響是指車輛在靜止狀態（或

者相對靜止）時，車門關閉、開啟過程中產生的噪音；

而動態沖擊異響是指汽車行駛過程中受到路面顛簸、

或者發動機抖動的影響在門鎖鎖舌和鎖扣間產生異響，

是一種拍擊異響。

異響的動態特征和聲學原理非常復雜，通過建立

數學模型得到異響的解析幾乎不可能

[2]

圖 汽車門鎖系統及結構

1

。在設計早期

[3]

1.2

車門-門鎖系統

以汽車前門為例，車門-門鎖系統主要包括車身

（側圍）、門洞密封條、門鉸鏈（忽略限位器）、車門

總成（玻璃、升降器、電器等附件）、車門密封條、門

鎖機構（含柱鎖扣）、車門限位塊等。在車門開啟

B

關閉過程中，車門繞車門鉸鏈旋轉；在汽車行駛過程

中異響，門處于關閉狀態，此是車門密封系統（密封條）

處于壓縮狀態。

進行設計規避也非常困難，只有通過產品樣機或實車

進行識別、分析、并最終得到消除和改善

。本文研

究了車門門鎖沖擊異響和摩擦異響的異響機理，建立

了考慮整車動態影響的門鎖異響沖擊模型；分析總結

了產生異響的影響因素；應用方法，通過實例分

8D

析，給出了解決車門沖擊異響的一般流程方法。

1

車門-門鎖系統

1.1

門鎖系統

汽車門鎖系統由門鎖（鎖體）、和鎖扣兩部分組

成圖()，其結構主要有齒輪齒條式、凸輪式、及卡

1a

作者簡介：劉紅波（1972-），女，工程師，就職于北京汽

車股份有限公司汽車工程研究院，從事整車橡膠密封條設計開

發研究工作。

收稿日期：2020-03-31

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U

zz

=U

()≤≤

t,0tτ

1

Z

ee

=z

()≤≤

t,0tτ

2

Z

e

=0,tτ

>

2

U

z

=0,tτ

>

1

當物體發生沖擊時，大量的動能在短時間內要轉

成振動或噪音的能量，而且頻率分布的范圍非常的廣，

是影響汽車車門關門聲音品質的因素。

圖 車門-門鎖系統

2

2.1.2

影響因素

嚙合沖擊，主要車門關閉速度影響，其次嚙合剛

度。在正常情況下，關門速度與車門最小關閉力相關，

最小關閉力值越大，車門關需要最小速度越大。而降

低鎖舌和鎖扣間的嚙合剛度，則能有效增加沖擊時間，

降低沖擊載荷的峰值，從而改善車門關閉的疲勞壽命，

同時改善沖擊異響。為改善沖擊帶來的異響和噪音，

對門鎖系統來說，還需要考慮安裝點的動、靜剛度和

阻尼，以減小沖擊響應的傳遞。

經歷過嚙合沖擊，密封系統等消耗掉大量能量，

鎖止沖擊和解鎖沖擊直接影響因素密封剛度和密封間

隙、及門鎖鎖止行程。

2

理論基礎

靜態沖擊異響發生在車門在開啟關閉過程，主

/

要由門鎖系統結構、及其安裝誤差導致，包括：嚙合

沖擊、鎖止沖擊、解鎖沖擊、及干涉沖擊。動態沖擊

異響則是，車輛在行駛過程中由于路面起伏激勵導致，

這種沖擊通常是連續多次的。

2.1

靜態沖擊異響

2.1.1

機理

汽車車門在關閉過程經歷兩階段的沖擊：嚙合過

程的沖擊、及鎖止過程的沖擊。關閉車門時，在外作

用力產生的慣性力作用下，門鎖將以車門鉸鏈的軸心

為旋轉軸線，沿著鎖體的關閉曲線，與鎖扣相撞，此

為嚙合沖擊。門鎖鎖舌受到鎖扣的推力作用下沿著關

閉曲線旋轉，而當鎖舌旋轉到鎖體的半鎖或全鎖位置

時，止動卡爪彈出，與鎖舌的限位斷面發生撞擊，此

為鎖止沖擊。撞擊停止后，鎖扣受汽車的密封反力向

外拉動鎖舌，由于棘爪卡住鎖舌，使鎖舌無法回到初

始位置，進入正常的車門閉鎖狀。

開門時，鎖止卡爪拉啟，在密封條反作用推動下，

鎖扣從鎖舌中脫離，完成車門開啟

的沖擊，稱為解鎖沖擊。

制造誤差、以及零部件結構剛度等原因，鎖舌和

鎖扣沒有處于理論位置，導致閉鎖和開鎖過程中車門

鎖與鎖扣之間發生干涉相碰，產生異響，稱之為干涉

沖擊。而在開啟過程中，由于干涉量不斷增大，直至

車門離開鎖扣瞬間干涉量最大，使得車門在開啟瞬間，

存在較大的激勵，則會引起車門的抖動

沖擊單自由度模型

[6]

[5]

[4]

2.2

拍擊異響

在外力的作用下，兩個相鄰的物體產生碰撞，彼

此接觸然后又分開，再接觸，有時也會出現反向接觸

再分開，產生拍擊異響

[7]

。對于汽車來說，路面激勵

產生門鎖系統拍擊異響的主要激勵源。在車輛行駛過

程中，車門在重力和路面傳來的激勵的共同作用，此

時可以將整車可以簡化為一個四自由度垂向動力學模

型（整車動力學模型

1/2

[8]

）。在垂向動力學模型

1/2

的基礎上引入車門-門鎖系統，可建立如下圖所示

3

的汽車門鎖拍擊模型。

。使鎖止卡爪與

鎖舌脫離是一個快速卸載的過程，對車門產生比較大

。

沖擊激勵可以是力激勵，也可能是位移激勵。受

如公式（）描述。其中，

1U

z

t

()

圖 車門-門鎖動力學系統

3

代表嚙合方向上的沖擊載荷，

z

e

則是由于制造誤差帶

來的位移激勵，為時間。

t

mz+czz

(-

eez

)(-)() ()

+kzz=Ut 1

考慮鎖扣和門鎖間隙的拍擊異響動力學模型如圖

4Bmck

，其中，為單側間隙，、、為車門-門鎖系統

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在鎖扣嚙合位置的當量的質量、阻尼、和剛度。其動

力學方程為公式（），其中()是一個描述位置非線

2fx

性函數。

不足，在惡劣行駛工況下，車門可能會由于動態載荷

作用下發生塑性變形，造成車門下沉降，導致車門無

法順利開閉，甚至車門系統的密封性等。

車門下垂除跟自身結構剛度和重量及分布相關

外，還跟車門的兩個鉸鏈的安裝間距和安裝點的靜態

剛度有關。

3.4

車門及車身結構

車門總成與車身的固有合理頻率分布，在設計早

期進行預防和避讓。同時，整車門框要有足夠抗變形

圖 車門-門鎖動力學系統

4

能力（門框剛度，通常以門框對角相對變形量來衡

量），降低門框與車門存在較大的相對運動趨勢。

（）()()

2 mx+cx+kfx=Ft

xBxB

-，當>時

fx= 0BxB

(),當-≤≤時

+，當<-時

xBxB

3.5

密封剛度和阻尼特性

密封條的剛度和車門密封間隙是決定密封條反力

的關鍵因素，而密封反力越大，需要的關門力就越大，

而較大關閉力，而需要較大的關門速度，因素帶來較

大的靜態沖擊；但是，較大的周向剛度和密封反力則

對控制門鎖系統動態拍擊異響有利。

在車門關閉過程中，當密封條受到擠壓發生變形，

能消耗車門關閉能量的，密封條排氣孔阻

30%~50%

尼力能夠消耗能量占密封條消耗總能量的

20%

[9]

。在

車輛行駛顛簸時，密封系統的阻尼力也是消除車門振

動的關鍵要素。

3

影響因素

對門鎖沖擊及異響進行控制，是一個系統的過程，

只有對于其影響因素全面的研究，才能在產品開發早

期、及產品生產過程中進行預防和控制。影響或者導

致沖擊異響產生的主要因素包括：門鎖系統結構、門

鎖的安裝、車門下垂、車門及車身結構、密封剛度和

阻尼特性等。

3.1

門鎖系統結構

無論是靜態沖擊，還是動態沖擊，門鎖系統的結

構合理設計是控制沖擊異響的關鍵因素，因為其在整

個門鎖系統運動過程中與周邊零部件的碰撞最多，聲

音最大。必須在鎖扣、卡板沖擊位置設計緩沖結構、

包塑處理、增加緩沖墊。也采用潤滑脂，在降低摩擦

阻力的同時，還可以在沖擊的瞬間產生油膜，起到緩

沖擊的作用。

4

案例分析

根據市場反饋，某車型存在顛簸路車門異響

“”

問題。參考方法

8D

[10]

，首先建立了以市場質量、工

藝、產品工程、供應商質量、售后服務為主的跨部門

（）功能小組。并建立下以五個

Task Force TeamTFT

步驟的問題解決方法和流程：①問題描述；②臨時措

施；③原因分析及措施；④執行實施；⑥防再發。

3.2

門鎖的安裝

門鎖的安裝位置，在垂向方向（整車向）應當

Z

盡可能地靠近門總成的質心。

鎖扣通常用螺栓安裝到車身門柱上，沖擊產生的

噪音通過鎖扣安裝點傳遞給車身。提高鎖扣安裝位置

的動剛度，減少由于關門撞擊鎖扣產生的振動和噪聲

的傳遞。同時，還可以在鎖扣與側圍中間設計一個橡

膠隔振墊起到隔振作用。

4.1

問題描述

對問題進行客觀的描述、及正確識別是問題能得

以解決的前提。質量工程師對問題進行了嚴密的調查，

問題描述為：①車輛行駛在扭曲路上，加速急停，轉

向時車門鎖與鎖扣處發出異響；②鎖扣上表面磨損嚴

重（圖）；③首次發生問題車輛，使用行駛周期時間

6

約個月。

12

4.2

臨時措施

制定臨時措施，對問題進行快速的處理，能夠有

效減少損失和客戶抱怨。根據調查結果分析，在動態

載荷作用下，鎖體金屬底板與鎖扣撞擊導致異響。調

3.3

車門下垂

車門下垂是指車門在重力以及外力作用下相對于

車身的垂向變形，車門抗垂向變形能力（垂向剛度）

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4.3

原因分析及措施

這一步驟要求對問題產生的潛在原因進行排查、

分析、和驗證，并最終制定解決問題的方法和工作計

劃。

根據案例的問題描述，從來件質量、裝配不良、

車身及車門結構、車門密封四個方面（圖）的潛在

7

原因進行分析和排查，最終確認了引發異響的三條主

因，并根據原因制定了問題整改的對策和措施（表）。

1

門鎖系影響因素：門鎖的裝配間隙、滑潤不良、鎖

統質量扣壓裝失效或變形、鎖扣包塑處理等

制造裝影響因素：門鎖和鎖扣安裝匹配、車門和車

配不良身匹配、安裝螺接松動等

門鎖沖

擊異響

圖 問題車輛鎖扣

6

車身-車

門結構

車門密

封載荷

車門和車身固有頻率和模態匹配、車門下垂、

門框剛度不足、門鎖安裝點局部結構等

密封間隙過大或不均勻、密封條（含門框條）

壓縮剛度不足等。

整鎖扣安裝位置，排除在常用工況下發生撞擊的現象，

經實車驗證有效，維修指導手冊用于處理售后問題。

圖 問題潛在原因

7

表 車輛淋雨實驗要求

1

序號原因驗證項目原因說明對策改善方向措施具體內容

1

2

車門鎖體鎖體上增加泡棉，阻止水漬和增加泡棉，并對庫存進行斷點

故障件拆解分析鎖舌處潤滑油脂上沾染異物

本身異響異物進入鎖體多功能開關切換。

車身和車門點結構：有限元

B

柱鎖扣安裝點位置焊點較

車身結構

分析、對標分析現代對標，

少、局部剛度不足車身的整體剛度焊點數量：個

側圍焊點較少

（）靜態鎖閉力不滿足要求

1

（大于）密封條開發點供應商，點

300 NBB

車門密封北分下線車內間隙及關閉速車門密封條結構變更，提高密

（）密封條荷重雖符合要求密封條的密封反力前門增加

245

反力度檢測封條載荷，提高密封反力

（），實測密封

2.5±1 N/mm

反力偏下限。

/ /

在車身側圍處增加焊點，增強前門上鉸鏈處焊點調整，增加

.4

N36 N

，后門增加

3

4.4

執行實施

整改完成后，經過多輪、多種行駛工況動態測試，

沒有發生異響，措施有效。問題整改進入正常的問題

整改流程：①下發設計變更通知（）；②小批量

ECN

試裝；③對庫存老狀態產品進行處理；④生產斷點正

式切換。

鎖結構引起沖擊異響根本原因也有差異。本文建立的

門鎖拍擊動力學模型可以作為專業人員進行理論研究

的基礎；給出的影響因素分析和問題解決的流程方法

可以為工程技術人員提供參考。通過實例分析，還可

以得出以下結論：

（）過大的密封力對動態拍擊異響有利，但卻增

1

加的關門力，對靜態沖擊異響不利。

（）在產品開發的后期及生產階段，通過優化密

2

封條改變密封剛度和阻尼解決門鎖沖擊異響問題一種

是低成本、且行之有效的方法。

參考文獻：

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龐劍汽車車身噪聲與振動控制北京國防工業出版社，

2015.

4.5

防再發

問題得以解決，并不意味著小組的工作結

TFT

束，接下來在物料入廠檢驗，密封條壓縮負荷檢測和

生產檢查采取標準化作業。同時，還需要對公司的其

它產品進行排查；并總結經驗教訓，并從設計標準、

PFMEACP

、、工藝標準等方面進行固化，防止問題

再次發生。

5

結論

引起門鎖沖擊異響因素很多，不同車型、車門門

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橡塑技術與裝備（塑料）

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[J]. 2013(5):1~4.

Analysis of the abnormal impact noi of car door lock and its

influencing factors

Liu Hongbo, Su Lijie

(Automobile Rearch Institute of BAIC Motor ., Beijing 101300, China)

Abstract: Taking the card type door lock as an example, this paper introduces the structure of the door

lock system and the door lock system, analyzes the mechanism of the static and dynamic impact noi

of the door lock system, and constructs the corresponding dynamic model, and analyzes the influencing

factors of the impact of the door lock. Finally, combined with the abnormal impact noi of a car door lock,

the engineering method and process of solving the problem of abnormal impact noi are propod by 8D

method.

Key words: door lock system; impact; aling strip; compression load; 8D method

（）

R-03

新型螺桿解決了長期存在的塑料擠出問題

The new screw solves the long-standing plastic extrusion problem

美國諾信公司分享了最近的一個成功案例，描述了其新型螺桿是如何解決困擾聚乙烯技術公司

Xaloy

()運營的管道擠出生產線上一個長期存在的問題。

Peetylene Technology Inc.

由于喘振，擠出生產線的產量波動很大，以厚壁高密度聚乙烯管為例，與目標壁厚的產生的偏差可以高達

50%“”Brad Williams“

。我們嘗試了各種解決方案，明尼蘇達州萊克維爾工廠的高級制造經理說，我們檢查了

電機驅動和拉拔器，測試了四五種替代樹脂，得到了一個新的螺絲和加固筒，結果是都沒有成功。我們的重量擠

壓控制顯示每或出現一次波動。

5 s10 s”

此外，聚乙烯管材擠出機存在炭黑混合問題。所需的添加量為，但我們無法獲得良好的混合效果

“2%——

管道的某些區域總是存在炭黑過少的問題，說。

”Williams

聚乙烯技術公司在收到另一家供應商提供的螺釘后的幾個月內就轉向了美國諾信公司。諾信的區域銷售經理

Brad Casale“Xaloy

說：我們推薦了高效阻流螺桿，計量部分配有納米混合器。通過防止固體過早分解和提高熔

融速度，高效螺桿提高了聚乙烯技術公司擠出生產線的混合和生產能力。納米混合器提供了均勻分散的炭黑混合。

”

除了解決喘振問題和均勻熔體外，新型螺桿還增加了產量。說：由于使用了新型螺釘，

XaloyWilliams“Xaloy

我們的目標產出率提高了。

12%”

擁有四十年歷史的聚乙烯技術公司生產用于市政供水、地熱、泵和井以及灌溉應用的聚乙烯管。

諾信開發和制造了一系列精密點膠應用系統。諾信聚合物加工系統為客戶提供可熔化、均質、過濾、測量和

成形塑料和流體涂層材料的工程組件。

“”

摘編自中塑在線

（）

R-03

··

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