汽車頂棚拉手設(shè)計(jì)

孫成武，陳林萍，劉婷婷，曹維福

（江淮汽車技術(shù)中心，安徽合肥230601）

汽車頂棚拉手設(shè)計(jì)

孫成武，陳林萍，劉婷婷，曹維福

（江淮汽車技術(shù)中心，安徽合肥230601）

介紹了汽車頂棚拉手的設(shè)計(jì)要求，如外觀、法規(guī)、人機(jī)工程等，并介紹了拉手的性能要求和試驗(yàn)評價(jià)方法，指出安全是汽車設(shè)計(jì)的根本。

頂棚拉手；設(shè)計(jì)要求；性能；安全

0 引言

汽車頂棚輔助拉手是在汽車行駛時(shí)，為保證乘員身體平衡，而設(shè)置的抓扶裝置；一般布置在頂蓋側(cè)梁位置上，通過緊固件進(jìn)行固定，有時(shí)因?yàn)槠渌枨螅ㄟ^緊固件將其固定在與車身連接的支架上。作為車內(nèi)乘客使用頻繁的功能件，還可以增設(shè)掛鉤或照明燈等小結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)功能多樣化。按照使用形式又可以將頂棚輔助拉手分為3種類型 （類型示例見圖1），分別是折疊式、固定式和伸縮式。輔助拉手常用成型材料為聚乙烯或聚丙烯，成型方式有低壓成型、擠出成型、注塑成型等［1］。文中主要介紹頂棚輔助拉手設(shè)計(jì)要求及性能。起泡、軟化、裂痕、雜點(diǎn)及閃光弧等缺陷。

針對帶堵蓋的拉手，除了需要考慮堵蓋安裝結(jié)構(gòu)的可行性外，還應(yīng)該對堵蓋與拉手本體的配合提出間隙面差的要求。如圖2所示，拉手本體與堵蓋間隙要求為0.1mm，面差要求為0，這種尺寸的配合在實(shí)物上可以給人良好的視覺效果。

1 頂棚輔助拉手的設(shè)計(jì)要求

1.1 外觀要求

頂棚輔助拉手作為車內(nèi)主要的功能件，其外觀效果對整車內(nèi)飾而言同樣重要，外觀不僅指拉手本身的外觀，還有拉手與周邊件的安裝配合外觀效果及拉手處周邊件的型面外觀效果等。

1.1.1 拉手外觀

產(chǎn)品總成表面應(yīng)無毛刺、尖角、熔接痕，無變色、污染、

1.1.2 拉手與頂棚配合外觀

拉手是通過螺釘固定在車身鈑金或是鈑金支架上的，而拉手安裝底座是與頂棚過孔配合的，為了保證配合處的外觀，設(shè)置拉手底座與頂棚配合合理的搭接量與間隙值，以保證拉手底座與頂棚配合不露間隙 （如果露間隙，頂棚切邊將外露，外觀較差）；同時(shí)設(shè)置合理的壓縮量 （一般大于0，小于等于面料層厚度），保證配合處頂棚不塌陷也不會(huì)因?yàn)閴嚎s量過大導(dǎo)致頂棚被壓變形而造成外觀不良。具體配合示意見圖3（某成熟成型的拉手與頂棚配合）。

1.2 法規(guī)要求

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，使用者對汽車內(nèi)飾提出越來越高的要求。內(nèi)飾件除了需要滿足普通的阻燃性和氣味性要求，還需要滿足近年來全球非常關(guān)注的汽車有毒有害物質(zhì)和VOC的要求。

1.2.1 阻燃性

GB 8410-2006汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了汽車駕駛室和座艙內(nèi)飾材料水平燃燒特性的技術(shù)要求和試驗(yàn)方法，針對內(nèi)飾零件，燃燒速率要小于100mm／min。而GB 7258-2012機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)動(dòng)條件標(biāo)準(zhǔn)中又規(guī)定了客車內(nèi)飾材料的燃燒速度應(yīng)小于等于70mm／min［2］。頂棚拉手產(chǎn)品總成所用的材料應(yīng)滿足以上兩個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1.2.2 氣味性

QB／T 2725-2005皮革氣味的測定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了皮革氣味測試的試驗(yàn)方法和評判等級，頂棚拉手產(chǎn)品總成應(yīng)滿足此標(biāo)準(zhǔn)中1級的要求，即沒有引人注意的氣味。

1.2.3 內(nèi)部凸出物

GB 11552-2009乘用車內(nèi)部凸出物標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定頂棚拉手的表面邊緣曲率半徑應(yīng)不小于3.2mm。

1.2.4 有毒有害物質(zhì)

汽車內(nèi)飾零部件材料中的有毒有害物質(zhì)直接關(guān)系著汽車用戶的人身安全，目前有毒有害物質(zhì)檢測已經(jīng)被各大主機(jī)廠作為必檢項(xiàng)目，從而從源頭上避免有毒有害物質(zhì)對用戶的影響［4］。一般對材料中的鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯及多溴二苯醚的含量有嚴(yán)格的限制，具體要求見表1，頂棚拉手產(chǎn)品總成應(yīng)滿足表1中規(guī)定的有毒有害物質(zhì)限值要求。

表1 有毒有害物質(zhì)限值

1.2.5 VOC含量

車內(nèi)低劣的空氣質(zhì)量嚴(yán)重威脅著人們的健康，研究發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)的空氣污染程度有時(shí)會(huì)高于車外的10倍。GB／T 27630乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南標(biāo)準(zhǔn)［5］的實(shí)施，使汽車生產(chǎn)企業(yè)更加關(guān)注汽車內(nèi)飾零部件的選材和制造工藝過程，同時(shí)也更加重視車內(nèi)空氣質(zhì)量問題。

GB／T 27630對整車內(nèi)飾空氣中VOC含量提出了要求，但未給出內(nèi)飾單個(gè)零部件的具體標(biāo)準(zhǔn)，各大主機(jī)廠通過不斷的測試分析將整車的要求分解到單個(gè)零部件，從而形成企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。頂棚拉手產(chǎn)品總成在原料和工藝過程應(yīng)該對可能造成VOC超標(biāo)的物質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

1.3 人機(jī)工程

頂棚拉手作為車內(nèi)使用比較頻繁的功能件，它對整車人機(jī)工程影響較大，如果拉手的人機(jī)工程不滿足要求便會(huì)引起客戶的抱怨，影響整車的口碑。拉手的人機(jī)工程設(shè)計(jì)主要包括拉手的布置和拉手的操作。

1.3.1 布置

拉手的布置即拉手中心與整車R點(diǎn)的相對位置，乘客在使用拉手時(shí)手臂的舒適性反映在小臂與大臂的夾角以及大臂與肩膀的夾角，兩個(gè)夾角又是由拉手中心與整車R點(diǎn)的相對位置所決定，一般的拉手布置推薦位置如圖4所示。

前座：位于H點(diǎn)后10mm至H點(diǎn)前110mm（或至A柱）的區(qū)域之內(nèi)，后座：位于H點(diǎn)前140mm至H點(diǎn)前300mm（或至B柱）的區(qū)域之內(nèi)，兩個(gè)夾角在一定的范圍內(nèi)才能滿足乘客舒適性要求。

1.3.2 操作

（1）操作空間

50%假人手掌寬度為85mm，而為了更大范圍地滿足要求，一般將拉手握手長度推薦尺寸定義為100mm，如圖5所示。

乘客在使用拉手時(shí)，如果手背與頂棚接觸甚至是擠壓，則會(huì)給乘客帶來極度不舒適感，為了避免這種現(xiàn)象，一般推薦拉手的使用空間在35mm以上，如圖6所示。

（2）操作力

操作力是針對折疊式拉手和伸縮式拉手，在使用這兩種拉手時(shí)需將其由原始狀態(tài)操作至使用狀態(tài)，在這過程中所需要的力即為操作力，一般的操作力要求為 （10±5）N（無阻尼拉手）和（3±1.5）N（帶阻尼拉手）。

操作力測試方法如下：將把手在平穩(wěn)的底面上以25°螺釘安裝角 （針對垂直方向）進(jìn)行安裝，針對折疊式把手，用拉力計(jì)沿著把手本體內(nèi)邊緣的法向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，測量把手操作力的大小；針對伸縮式把手，用拉力計(jì)沿著把手本體上邊緣的法向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，測量把手操作力的大小。

拉力計(jì)作用點(diǎn)均為把手本體中心，操作力測試方向見圖7。

（3）回位時(shí)間

回位時(shí)間要求僅針對折疊式頂棚拉手，指折疊式拉手在不受外力的作用下由使用狀態(tài)恢復(fù)至原始狀態(tài)的時(shí)間。折疊式拉手的回位時(shí)間由內(nèi)部的回位機(jī)構(gòu)控制，溫度對回位機(jī)構(gòu)的影響較明顯，因此一般對不同溫度下的回位時(shí)間有不同的要求，具體見表2。

表2 折疊扶手不同溫度下的回位時(shí)間

2 性能

為保證汽車頂棚拉手的正常使用，需對其一些性能提出嚴(yán)格要求，影響拉手使用的性能包括操作耐久、耐濫用、耐光色牢度、摩擦色牢度、耐沖擊。

2.1 操作耐久

汽車頂棚拉手被乘客使用的頻率較高，因此其操作耐久性能非常重要。為檢測拉手操作耐久性能一般進(jìn)行操作耐久試驗(yàn)［6］，具體試驗(yàn)方法如下：將把手在平穩(wěn)的底面上以25°螺釘安裝角 （針對垂直方向）進(jìn)行安裝，在把手中間寬度80mm區(qū)域內(nèi)，施加z向350N負(fù)載，23℃下進(jìn)行6000次，80℃下進(jìn)行1000次，－20℃下進(jìn)行1000次。每次負(fù)載作用時(shí)間10s，卸載回位 （針對折疊式及伸縮式把手）5s后進(jìn)行下一次試驗(yàn)。每經(jīng)過1000次循環(huán)后都要對把手進(jìn)行外觀、常溫下操作力檢測 （針對折疊把手還需要增加不同溫度下的回位時(shí)間檢測）。

試驗(yàn)后要求拉手無松動(dòng)、斷裂及影響功能性的障礙，在開啟、回位過程及使用中不應(yīng)有異響，操作力和回位時(shí)間仍在要求范圍內(nèi)。

2.2 耐濫用

汽車頂棚拉手的承重性影響著乘客的安全，為了滿足絕大多數(shù)人群的使用，一般要求拉手必須能夠滿足1000N的靜態(tài)承重。由于一些原因 （如路況較差、乘客的主觀喜好等），易造成拉手被過分使用，因此需要拉手具有較好的耐濫用性能，檢測拉手的耐濫用性能試驗(yàn)方法如下：將把手在平穩(wěn)的底面上以25°螺釘安裝角 （針對垂直方向）進(jìn)行安裝，在把手中間寬度80mm區(qū)域內(nèi)，先施加z向1000N負(fù)載，時(shí)間最少20s；再施加與z軸成＋／－30°的方向上各500N負(fù)載，時(shí)間最少20s。兩階段試驗(yàn)速度均為100mm／min。

試驗(yàn)后要求拉手無松動(dòng)、斷裂及影響功能性的障礙，在開啟、回位過程及使用中不應(yīng)有異響，操作力和回位時(shí)間仍在要求范圍內(nèi)。

2.3 色牢度

作為內(nèi)飾件，其顏色和皮紋在定義之初是經(jīng)過造型設(shè)計(jì)人員的充分考慮，汽車頂棚拉手在長期使用過程中如果發(fā)生顏色變化將對內(nèi)飾整體外觀有著較大的影響，一般引起內(nèi)飾件顏色變化有兩個(gè)因素，即光照和摩擦。

（1）耐光色牢度

汽車頂棚拉手雖然不會(huì)像儀表臺(tái)那樣長期受光照直射，但在汽車長期使用過程中也會(huì)經(jīng)常被陽光照射，所以拉手應(yīng)具有良好的耐光色牢度。耐光色牢度一般通過光照試驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)，試驗(yàn)方法如下：將產(chǎn)品置于氙光儀中，光照要求：黑色標(biāo)準(zhǔn)溫度（100±3）℃；試樣室溫度（65±3）℃；試樣室相對空氣濕度（20±10）%；照射強(qiáng)度（420nm）1.2W／m2，一般達(dá)到以下照射量，視為一次光照周期，如Ci4000型氙光儀照射量為280kJ／m2（420nm）。

經(jīng)過5個(gè)光照周期后，要求目視拉手無變色、粉化、開裂，按GB 250標(biāo)準(zhǔn)鑒定灰色標(biāo)度等級，灰色標(biāo)度不小于4級［7］。

（2）耐摩擦色牢度

在汽車使用過程中，頂棚拉手易與乘客的衣服、飾件等產(chǎn)生摩擦，為保證在長期的摩擦下拉手顏色不發(fā)生明顯變化，需要拉手具有較好的耐摩擦色牢度。耐摩擦色牢度檢測方法一般參考GB 3920［8］，利用摩擦織物，通過沾色試驗(yàn)儀對產(chǎn)品表面進(jìn)行50次的摩擦，目測判定［4］。允許拉手有微小的光澤變化（指用沾濕的抹布也不能清除的痕跡），允許摩擦織物上稍許沾色，灰色標(biāo)度不小于 （3～4）級。

2.4 耐沖擊

對于一些營運(yùn)汽車，行駛過程中車內(nèi)運(yùn)載的貨物會(huì)與汽車內(nèi)飾板、座椅、頂棚、頂棚拉手等內(nèi)飾件發(fā)生碰撞，碰撞后內(nèi)飾件應(yīng)保證外觀和正常使用。檢測頂棚拉手的耐沖擊性一般采用不同溫度下的落球試驗(yàn)，試驗(yàn)方法如下：隨機(jī)挑選量產(chǎn)狀態(tài)的把手分為3組 （每組3個(gè)），按表3中試驗(yàn)方法先進(jìn)行存放試驗(yàn)，各分組存放試驗(yàn)完成后分別將把手在平穩(wěn)的底面上以25°螺釘安裝角（針對垂直方向）進(jìn)行安裝，用直徑為（50.0±0.5）mm、質(zhì)量為（500±5）g的鋼球，從400mm高度垂直落下沖擊零件表面。落球試驗(yàn)結(jié)束后產(chǎn)品不能出現(xiàn)斷裂、裂縫或有可見壓痕，室溫回暖后也不能出現(xiàn)裂紋或其他損害。

表3 不同溫度下存放試驗(yàn)

3 總結(jié)

隨著汽車技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們越來越關(guān)注汽車的安全性，從碰撞保護(hù)到有毒有害物質(zhì)再到現(xiàn)在全球都在研究的車內(nèi)VOC，表明人們在要求汽車具有較好的外觀和正常使用性能外，安全才是人們最關(guān)注的問題，同樣安全問題也是汽車設(shè)計(jì)研發(fā)的根本。

文中從外觀、使用、安全3個(gè)方面對汽車頂棚拉手提出了設(shè)計(jì)要求，希望文中的研究能為汽車設(shè)計(jì)人員提供一定的指導(dǎo)作用。

【1】泛亞內(nèi)飾教材編寫組.汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)概論［M］.北京：人民交通出版社，2012：133－134.

【2】公安部道路交通管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 7258-2012機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012：31.

【3】全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB 11552-2009乘用車內(nèi)部凸出物［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009：1－5.

【4】王亮，黃江玲，劉丹丹.汽車內(nèi)飾零部件及其材料VOC含量分析的采樣方法［J］.汽車工藝與材料，2012（12）：12－17.

【5】環(huán)境保護(hù)部.GB／T 27630-2011乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011：1.

【6】胡化宇，何淑珍，吳樂平.車門內(nèi)開把手設(shè)計(jì)［J］.輕型汽車技術(shù)，2013，7（8）：28－31.

【7】全國紡織品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)基礎(chǔ)分會(huì).GB／T 250-2008紡織品：色牢度試驗(yàn)：評定變色用灰色樣卡［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：1－2.

【8】全國紡織品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)基礎(chǔ)分會(huì).GB／T 3920-2008紡織品：色牢度試驗(yàn)：耐摩擦色牢度［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：1－3.

Design of Roof Handle Grip in Automobile

SUN Chengwu，CHEN Linping，LIU Tingting，CAOWeifu
（Technical Center，Jianghuai Automotive Co.，Ltd.，Hefei Anhui230601，China）

The properties of automobile roof handle grip，the way of test evaluating，and the design demands of automobile roof handle grip，such as style，code，ergonomics，were introduced.That the security was essential in automobile design was indicated.

Roof handle grip；Design demand；Properties；Security

2014－01－10

孫成武（1987—），男，工學(xué)碩士，工程師，研究方向是汽車內(nèi)飾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。E-mail：ai041031＠163.com。