张超1，万世明1，陈文祥1，汤莹2，余力2
（1.神龙汽车有限公司，湖北 武汉 430056；2.岚图汽车科技有限公司，湖北 武汉 430050）
摘要：由于连接门护板和车门钣金的普通鸟嘴型塑料卡扣的连接力较小，而整车侧碰的冲击力较大，导致此种卡扣从钣金孔中脱出，进而导致门护板弹出伤人，因此设计了连接力较大的防撞卡扣来避免该问题。某车型在投产阶段防撞卡扣有两个缺陷：①车门装配线装配门护板时，门护板防撞卡扣和钣金卡扣座孔不对中，防撞卡扣不能装入，导致门护板和钣金间隙大。②防撞卡扣在路试石块路时候，高频振动产生异响。通过对比车型分析，对防撞卡扣定位结构改进设计，使其满足对中和无噪音的要求。
关键词：门护板；定位销；对中；噪音
Analysis and Improvement of Anti-collision
Buckle of Door Trim
Zhang Chao1, Wan Shiming1, Chen Wenxiang1, Tang Ying2, Yu Li2 (1� Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company Ltd�, Wuhan 430056, China;
2� Voyah Automobile Technology Co�,Ltd�,Wuhan 430050, China) Abstract: Due to the low connection force of the ordinary bird's beak plastic clip connecting the door trim and the door sheet metal, and the high impact force of the vehicle's side impact, this kind of clip detaches from the sheet metal hole, causing the door trim to pop out and injure people� Therefore, a collision resistant clip with high connection force was designed to avoid this problem� There are two defects in the anti-collision buckle of a vehicle model in the production stage: ①When the door assembly line is used to assemble the door trim, the anti-collision buckle of the door trim and the metal plate buckle are misaligned, and the anti-collision buckle cannot be installed, resulting in a large gap between the door trim and the metal plate� ②When the anti-collision buckle is used on the stone road during road testing, high-frequency vibration produces abnormal noise� By analyzing, the positioning structure of the anti-collision buckle is improved and designed to meet the requirements of neutrality and no noise�
Key Words: Door trim; Anti-collision buckle; Centering; Noise
作者简介：张超（1989-），男，神龙汽车有限公司内饰设计工程师，研究方向：智能座舱内饰的设计。
件、功能部件以及装饰部件等三部分构成，是组成汽车内饰系统的重要部分。防撞卡扣是门护板重要的卡扣类零件，起到连接钣金和门护板的作用。随着客户对车辆安全品质的要求不断提高，门护板在侧碰事故的弹出伤人问题越来越受到客户的关注[1]。因此，需要设计一种防撞卡扣防止门护板被侧面撞击后从车门钣金上弹出。
1　整车侧碰门护板的弹开分析
在某次整车侧碰试验中，门护板发生了弹出的的现象。门护板的弹出，对乘员造成了伤害。
在新版本C-NCAP的规定中，增加了侧面碰撞壁障的重量，因此对前后门结构的防撞性能具有更高的要
求。现有技术中，汽车驾驶室车门内饰护板与车门钣金装配的时候，通常采用塑料卡扣（以下简称“普通卡扣”）进行连接，一个车门内饰护板总成的边上大约使用8个普通卡扣与车门钣金相连，普通卡扣的工作原理通常是，通过安装在车门内饰护板上的卡扣卡头变形，挤入到车门钣金的安装孔中，然后卡头恢复进行卡止，由于安装原因，卡头的过盈尺寸不能太大或者需要较大的可变形量，导致卡扣抗拉性能较差，普通卡扣的脱出力功能要求为（210±10）N，碰撞的板脱出，乘客的肩部、胸部、腹部和骨盆等部位会与车门内饰护板猛烈碰撞，而门内饰护板刚性较大，无法提供缓冲，导致乘客受伤严重。
在门护板侧碰过程中，在车门护板弹开的情况下乘员的得分较低，受到碰撞伤害，在车门护板固定完好，未弹开情况下，乘员的得分较高，由此可知车门护板的有效固定强度、增加支架等方式提升车门护板的固定强度，降低对乘客的伤害。对侧碰的影响较大。在设计过程中可以通过增强卡扣固定强度等方式提升车门护板的固定强度，降低对乘客的伤害[2]。为此需要在门护板和钣金之间设计一种增强型卡扣，用于防止门护板在侧碰中弹开。
2　防撞卡扣的设计
2.1　防撞卡扣的结构汽车卡扣
门护板防撞卡扣作为一种增加固定强度的卡扣，它作为门护板和钣金的重要连接件，在车门侧碰中起到连接和缓冲作用，防止汽车侧碰时，门护板的普通卡扣的脱出而导致的门护板与乘员发生碰撞。其设计
上，满足功能可靠，拆装方便等要求。根据要求，设计了防撞卡扣。防撞卡扣由卡扣、卡扣座、拉环插销型卡夹组成，如图1所示。
图1　防撞卡扣的组成
2.2　防撞卡扣的安装及原理
其安装过程及工作原理为：卡扣座安装在车门钣金孔上，由弹性钢丝折弯而成的拉环插销型卡夹横插入卡扣座的孔槽中，卡扣大、小法兰盘安装在门护板的卡扣基座上，普通材质的卡扣基座焊接在门护板本体上，然后安装门护板时，卡扣的锥
头的末端后，卡紧卡扣的中间轴，因两个半圆形组成圆孔的直径小于卡扣的中间轴的直径，卡扣的中间轴的直径小于锥形头末端的直径，钢丝夹住中间轴的中间位置，在侧碰时，撞击和冲击力大于门护板普
通塑料卡扣的脱出力，防撞卡扣往外脱出时，其拉环插销型卡夹的两个半圆形钢丝移动到锥形头状态。另外，在侧碰过程中，卡扣被钢丝夹住，在这两个位置来回高频震荡吸能，减少碰撞能量对乘员的伤害。当需要拆下门护板的时候，使用钢丝钩子住外拉环插销型卡夹的拉环，拉环插销型卡夹因为其具有弹性，其两个半圆形的钢丝部分在中间轴中被撑开，从卡扣基座中脱出。
图2　防撞卡扣的安装及原理
2.3　防撞卡扣的定位原理
卡扣座的定位原理为：基座的轴和钣金的孔形成轴孔配合定位，定位精度按照轴孔的配合公差计算。卡扣的定位原理为：大法兰盘外端有6个“鞋子形”的厚度为3 mm的薄壁爪。6个薄壁爪的外端圆弧构成一个圆。由于薄壁爪是是塑料材质，其构成一圈为弹性爪，弹性爪外圆与卡扣基座的内孔配合，形成轴孔配合定位。因为大法兰盘外圈是弹性爪，可以在卡扣脱出方向移动，为防止其脱出，在小法兰盘和卡扣基座的配合面有两个凸台作为挡块，限制其脱出，此为其在脱出方向上的定位，如图3所示。
图3　防撞卡扣的定位原理
2.4　防撞卡扣在门护板上的布置
在侧碰中，乘员最易受伤的部位是胸部到腰部中间的肋骨。根据假人身体的肩部、胸部、腰部、胯部和
门护板的对应关系，将2个防撞卡扣布
3　防撞卡扣的缺陷分析及改进
3.1　防撞卡扣的噪音缺陷分析
防撞卡扣在路试车辆行驶在碎石路颠簸路段的时候产生了噪音，临时方案在防撞卡扣基座上表面贴上1 mm的毛毡后消除。噪音的产生原因是两个零件Y向配合搭接中采用了小间隙（间隙值0.3 mm）的过渡配合，两者在振动过程中出现了“若即若离”的情况，产生磕碰异响。从实践中得出的经验：两塑料零件的间隙在0.1~0.5 mm之间会产生噪音，为了避免噪音，两塑料件之间的配合要么做成干涉配合要么做成大间隙（间隙大于0.5 mm）配合。
在设计阶段，按照设计Checklist 清单校核，对防撞卡扣定位点做了接触分析，其圆周定位的大法兰盘不
采用实体而是采用了一圈的圆周的弹法兰盘夹卡扣基座实现，其设计上是有0.3 mm的间隙，为了防止磕碰噪音，在基座表面上增加两条高度为0.5 mm的矩形凸台不仅填补了间隙，而且法兰盘和卡扣基座在Y向是干涉配合了，在Y向就不会产生振动磕碰异响。
3.2　防撞卡扣与钣金卡扣座孔不对中的缺陷分析
防撞卡扣与钣金卡扣座孔不对中的缺陷表现形式为：防撞卡扣锥形头不能对中卡扣座孔，然后卡扣座孔前端有拉环插销型卡夹的两个半圆形钢丝结构，卡扣的锥形头由于与其偏心，将不能插入两个半圆形钢丝的内孔中并进入卡扣座内孔，它将插入到半圆形钢丝的外圆上面，被钢丝抵住，不能进入钣金的卡扣孔，其产生后果是门护板边缘与钣金间隙大，如图4所示。门护板与饭金配合的是否良好，直接影响着内饰的品质，甚至会对整车NVH和淋雨性能产生影响[3]。同时，该缺陷也会导致门护板装配困难。
图4　锥形头被钢丝外圆抵住造成门护板与钣金间隙大
3.2.1　防撞卡扣与基座孔不对中的原因分析
防撞卡扣的拉环插销型卡夹的两个半圆形钢丝组成的圆的内孔为φ3 mm。除去防撞卡扣及其配合件的制造误差，卡扣与钣金基座孔的同轴度为φ2 mm，这样才能保证卡扣锥形头顺利插入两个半圆形钢丝组成的圆的内孔。通过对卡扣在门护板卡扣基座的定位误差分析，出两者不对中的原因。3.2.2　防撞卡扣在卡扣座的定位自由度分析
防撞卡扣小法兰盘的端面紧贴在卡扣基座上表面，形成面定位，限制3个自由度：在汽车坐标系下，即为Y向的移动，X、Z的转动、。防撞卡扣的大法兰盘和卡扣基座内部半圆孔形成轴孔配合定位，因为是半圆所以只限制一个自由度，即为Z向的移动。防撞卡扣可以在X方向上再移动3 mm，直到被防脱凸台挡住。其中绕Y轴的旋
图5　自由度分析
3.2.3　防撞卡扣在卡扣座实际误差分析
防撞卡扣大法兰盘与基座的其中1个定位是轴孔配合，在设计是小过盈配合的。然而, 由于制造及装配误差需要，卡扣与卡扣基座配合有间隙，卡扣受重力作用会偏离中心导致卡扣尖端与钣金卡扣座孔不对应，因此卡扣不居中是导致卡扣与钣金孔不对应的原因[4]。实际测量出来的卡扣基座和大法兰盘卡扣是小间隙配合，间隙值0.5 mm。因防撞卡扣大法兰盘弹性爪具有弹性，在其脱出方向，不能靠轴孔限位，只能靠上端小法兰盘的防脱凸台挡块限位。将小法兰移动至防脱凸台挡块位置，测量大法兰盘和卡扣基座孔的最大间隙值为4 mm，上述两个配间隙的叠加即为定位误差，造成了卡扣的不居中。3.2.4　防撞卡扣与钣金基座孔不对中的改进设计
由上分析出了两者不对中的两个原因。对于原因1，两者轴孔配合不符合小过盈配合的定义，调整产品的符合性即可。
对于原因2，在其脱出方向增加了两个“7”字形的爪子，两个爪子形成一个V型定位机构，将卡扣的中间轴限定在原位，不让其向脱出方向（X 向）移动，限制其X向的自由度，实现了完全定位，设计定位误差在0.3 mm左右，保证其与钣金卡扣孔的同轴度要求。该结构也有卡紧的作用，防止防撞卡扣的随机窜动。
3.3　防撞卡扣的缺陷改进
综上，针对防撞卡扣噪音和不对中的缺陷的更改为：增加防止异响的矩形凸台和保证居中的爪子，如图6所示。
图6　卡扣基座增加V型定位机构和凸台
由于“7”字形爪子厚度只有3 mm，又是V型结构，可以利用其弹性变形来安装和拆卸卡扣。设计巧妙，不存在拆卸或安装困难的情况。
经过上述改进，门护板在装配线做了验证，