门锁强度与车门意外释放
车门关上以后,门锁要把门保持在关闭位置;需要开门时,手柄又要能够解除这种连接。这两项功能共用一套机构。评价车门的关闭保持,既要看接合部位能承受多大的力,也要看释放机构会不会在没有人操作时自行动作。
这一期,从已经完成精读的联合国车门锁止装置及保持件法规中,讲门锁强度、惯性释放与整套车门保持的关系。采用零四系列第二号增补的技术基线,围绕法规范围内的乘用车和轻型货车展开。具体车门的适用条件,以及各类试验的完整参数,列在配套文字和精读文章中。
先看关门时发生了什么。门锁与锁扣接合,门锁内部的叉形锁舌把锁扣保持住,车门由此获得关闭方向上的约束。主门锁有完全锁止和二级锁止两个位置:前一个使车门保持完全关闭,后一个使车门保持部分关闭。
这里的完全锁止,描述的是门锁与锁扣的接合状态。日常所说的给车辆上锁,控制的则是手柄等释放装置还能不能操作。因此,车门已经关好、门锁完全接合,同时车辆没有上锁,是可以同时成立的状态。
这个区分会一直影响后面的试验。检查静载时,需要明确样件处于哪个接合位置;检查惯性保持时,则要把车门完全关好,同时解除锁止装置,让释放机构保留正常的动作可能。
从静载试验看,门锁和锁扣分别固定到夹具上,再沿规定方向逐渐施力。试验力必须经过被评价的接合部位。如果两个安装点互相顶紧,夹具替门锁分担了载荷,记录中的拉力就无法完整说明门锁自身的保持能力。
力往哪里拉,同样重要。法规分别规定垂直于门锁表面的方向,以及平行于门锁表面、沿叉形锁舌开启的方向。完全锁止和二级锁止各有要求;垂向开启车门的主门锁,还要评价第三个正交方向。读一份静载结果时,载荷值、加载方向和接合位置必须放在一起理解。
接下来,把视线从承受拉力的部位移到开门手柄。车辆急剧加速或减速时,手柄、按钮和连杆这些可运动零件都会受到惯性作用。如果作用方向能够推动正常的开门传动,门锁可能沿着原本设计好的释放通路脱开。这种失效可以发生在接合零件并未被拉坏的情况下。
因此,惯性评价包括门锁,也包括它的触发装置。对铰链门的每套主门锁和辅助门锁,法规要求在锁止装置解除时,承受车辆纵向和横向三十个重力加速度的惯性载荷,仍保持完全锁止。位于车辆后端的铰链式后门,还要考虑垂向要求。具体验证方向仍须按所选方法核对。
这里可以用一个构型变化来理解。假设门锁主体保持不变,外手柄换了一个设计。新手柄的质量、质心位置,或者连接杆的布置发生了变化,原来的惯性计算就需要检查是否仍然覆盖。质量决定惯性力的大小,力到转轴的距离影响力矩,连杆则把作用继续传到下一级释放机构。
也就是说,核对惯性保持需要沿着整条运动链往下看。只记录门锁总质量,会丢掉各个零件的作用位置和传动方向。法规给出的计算示例,正是先求上部机构的合力矩,再换算成连杆力,最后评价下部机构还剩多少保持力矩。
这项计算还有明确的取值条件。弹簧采用安装位置和释放位置各自最小输出的平均值;计算不计摩擦,也不计运动所需做功。不能凭手感认为机构比较紧,就把这份阻力当成必然存在的保持能力。每个输入都要能够对应实际构型。
采用动态试验时,要把相应的装车机构按规定组成和姿态放到加速装置上。试验前,门锁处于完全锁止位置,锁止装置解除;如果配有车窗,应将车窗关闭。整车、白车身和车门子系统的最低组成及方向覆盖各有规定,需要分别保留。
动态记录要回答两件事:规定的输入是否真正施加,以及输入期间门锁是否保持。加速度至少达到三十个重力加速度,并持续不少于三十毫秒,还要满足规定的加速度与时间脉冲走廊。瞬间达到一个峰值,不能代替这整段输入。如果脉冲超过三十六个重力加速度,同时试验要求仍然满足,法规允许认为试验有效。这个条件不能推及所有偏离走廊的情况。
观察车门时,也需要连续记录。试验结束后门仍关着,不能排除它在脉冲过程中曾经开启又关闭。加速度记录和开门记录对应到同一段时间,才能把输入与结果联系起来。
最后,再把范围扩大到整套车门。铰链在另一侧支承车门,并与门锁共同维持车门和车身之间的连接。铰链系统有自己的载荷和不分离要求。门锁试验提供的证据,仍要与铰链及安装关系放到一起。
滑动侧门把这一点体现得更明显。门锁之外还有轨道、滑块和门框。法规因此设置整门试验,在完全关闭、完全锁止且锁止装置解除的状态下,向门的前后两端施加规定的横向外力。两端各自的力、加载装置的位移,以及门和门框之间形成的开口,都有对应的观察和判定。
这种整门试验关心的是安装后的支承和保持能力。即使门锁接合部位保持完好,轨道、门体或门框的变化也可能影响结果。开口检查与加载装置行程检查面对不同的物理对象,不能合成一个笼统的门缝数字。
回到更换手柄的例子。变化发生在释放运动链上,首先需要核对质量、力臂、传动关系和弹簧输入;如果变化发生在铰链、滑轨或门框上,就要去核对相应的支承和整门证据。是否补充验证,取决于实际变化和原有证据的覆盖范围,不意味着每次改动都要重做全部试验。
再回到开头那个简单的关门动作。沿着这条线看,门锁接合部位要承受规定的分离载荷;手柄和连杆组成的释放机构,要在规定的惯性输入下保持状态;铰链以及滑动侧门的整门结构,则分别通过相应试验验证支承和连接。把这些证据联系起来,就能更完整地理解车门的关闭保持。
今天的车门保持专题,就讲到这里。完整的试验条件、参数和官方出处,可以在本期文字版和对应的精读文章中查阅。感谢收听。我们下期再见。