汽車隱藏式門外拉手典型結(jié)構(gòu)及潛在失效模式

易熙，王永華，朱鑑華

汽車隱藏式門外拉手典型結(jié)構(gòu)及潛在失效模式

易熙，王永華，朱鑑華

（上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司質(zhì)量保證部，上海 201804）

文章介紹了汽車隱藏式門外拉手的結(jié)構(gòu)和工作原理，總結(jié)了這類門外拉手的典型質(zhì)量問題及其解決措施，包括功能耐久問題、與車門靜態(tài)匹配問題、與車門動(dòng)態(tài)匹配問題、關(guān)門感官質(zhì)量問題等，希望為其他開發(fā)者提供一定的參考價(jià)值。

隱藏式；門外拉手；質(zhì)量問題

1 前言

汽車工業(yè)近年來快速發(fā)展，電動(dòng)化、智能化成為發(fā)展趨勢。門外拉手作為汽車上不可或缺的零部件，是汽車駕乘者進(jìn)入乘客艙前，首先觸及的零件。如果賦予它智能化科技，將直接提升駕乘者的尊榮體驗(yàn)。隱藏式門外拉手就是該零件的智能化發(fā)展方向之一，以其特有的優(yōu)點(diǎn)擺脫了傳統(tǒng)汽車門外拉手的各種束縛和不足，將被越來越多的“智能化”、“高端化”的汽車使用。

2 汽車門外拉手簡介

傳統(tǒng)的汽車門外拉手一般分為兩大類（如圖1）。一類是水平拉動(dòng)式拉手（圖1a），通過手握持握把在水平向拉起，拉手水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)解鎖鋼絲開門。另一類是翻轉(zhuǎn)開啟式拉手（圖1b），通過手伸入罩殼下方，施加垂直方向翻轉(zhuǎn)的力，罩殼垂直方向的翻轉(zhuǎn)帶動(dòng)解鎖鋼絲解鎖開門。這兩類把手，在本文中都被稱為非隱藏式門外拉手。它們基本都外凸于車門鈑金、明顯可見，而且一般要求鈑金沖壓出造型凹槽用于手的伸入，一定程度上會(huì)破壞門鈑金造型的整體性、增加風(fēng)阻。

圖1 傳統(tǒng)的汽車門外拉手

近年來出現(xiàn)的隱藏式門外拉手，是一類新型的外拉手。當(dāng)處于閉合狀態(tài)時(shí)，手握持的部分收縮隱藏在車門內(nèi)部，拉手外表面與車門型面配合平整，而且與周圍的間隙非常小，不會(huì)引起該區(qū)域的外觀造型突變和風(fēng)阻。把手開啟時(shí)，通過電機(jī)帶動(dòng)，手握持部分先彈離閉合位置，然后實(shí)現(xiàn)人員握持拉動(dòng)、帶動(dòng)解鎖鋼絲開門。如圖2是某車型隱藏式外拉手的整車效果和拉手局部放大的圖片。

3 隱藏式門外拉手優(yōu)點(diǎn)和工作原理

與傳統(tǒng)非隱藏式外拉手對比，隱藏式門外拉手存在三大優(yōu)點(diǎn)：1）它可以保證整車外觀無外拉手帶來的凹凸區(qū)域，拉手與整車鈑金面渾然一體，便于造型設(shè)計(jì)師做各種創(chuàng)意造型，提升整車的顏值。2）由于無造型凹凸，可以減小一部分風(fēng)阻，節(jié)能減排。3）提升整車的科技感和智能化使用體驗(yàn)。當(dāng)前，特斯拉、日產(chǎn)GTR、榮威Marvel-X、蔚來ES8等定位高端的車型上已經(jīng)配置了隱藏式外拉手，提升了用戶的智能體驗(yàn)，被視為整車的一大亮點(diǎn)。

筆者作為國內(nèi)某車型隱藏式門外拉手的主要開發(fā)者，參與開發(fā)的隱藏式門外拉手實(shí)車效果如圖3所示。

圖3 國內(nèi)某車型隱藏式外拉手裝配狀態(tài)圖

該門外拉手的機(jī)構(gòu)示意圖如圖4所示（具體由圖中1-16子零件組成）。（1-4）組裝成手握持的手柄系統(tǒng)；底座（5）是拉手與車門安裝固定的基板；（6）、（9）、（10）組成慣性鎖系統(tǒng)（功能是防止車門在翻滾中被甩開）；（7）、（8）是門鎖系統(tǒng)；（11-16）是運(yùn)動(dòng)解鎖和復(fù)位系統(tǒng)；（17-19）是電動(dòng)執(zhí)行和控制系統(tǒng)。它的工作原理：按壓按鍵（1）之后，開關(guān)（19）給出“開”的信號(hào)，執(zhí)行器（17）推桿往前伸，推動(dòng)轉(zhuǎn)臂b（14）。這時(shí)手柄系統(tǒng)小總成（1-4）被驅(qū)動(dòng)彈出一定角度，人員可以伸手去拉拽它，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂a（11）、牽引拉線（12）去解除門扣鎖，實(shí)現(xiàn)開門。

圖4 國內(nèi)某車型隱藏式外拉手爆炸圖

4 隱藏式門外拉手典型問題及解決

該車型是國內(nèi)最早開發(fā)使用隱藏式門外拉手的量產(chǎn)車型之一，在“摸著石頭過河”的開發(fā)過程中，筆者積累了一定的質(zhì)量評審方法和問題解決經(jīng)驗(yàn)。下文將分類介紹隱藏式門外拉手常見的質(zhì)量問題及其解決辦法，包括功能耐久問題、靜態(tài)匹配問題、動(dòng)態(tài)匹配問題、關(guān)門感官質(zhì)量問題等。

4.1 功能耐久問題

門外拉手是一個(gè)具有解鎖開門功能的零件，使用的頻次非常高，必須經(jīng)受住嚴(yán)苛的功能耐久考驗(yàn)。使用過程中，如果內(nèi)部結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)斷裂或電控系統(tǒng)失效，將導(dǎo)致車門無法解鎖的重大問題。針對這類失效模式，首先內(nèi)部機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度必須要有保障，涉及到材料的選用、子零件的受力模擬分析、帶負(fù)載的耐久實(shí)測，才能確保零件的可靠無虞。

（1）比如筆者負(fù)責(zé)的該隱藏式門外拉手，其運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)臂a（帶動(dòng)拉鎖頻繁運(yùn)動(dòng)的子件）一開始按照常規(guī)運(yùn)動(dòng)塑料件的選材思路，選擇了具有自潤滑特性的POM，強(qiáng)度模擬分析也能達(dá)到要求，但在實(shí)物濫用試驗(yàn)檢測時(shí)卻發(fā)現(xiàn)POM無法完全滿足強(qiáng)度要求，后續(xù)材料變更為POM+GF25，提高了搖臂的強(qiáng)度。

（2）又比如扭簧（圖4中（15）、（16）），材料選用了SUS304不銹鋼，防止銹蝕導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)阻滯。彈簧線徑最終確定為1.8，因?yàn)橥ㄟ^試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果線徑太小，耐久測試后回彈力衰減，導(dǎo)致拉手不能完全回位；如果線徑太大，則太大的反彈力導(dǎo)致手感偏重，影響客戶感知質(zhì)量。

（3）功能耐久問題，還有一部分出自電控系統(tǒng)，核心零部件是驅(qū)動(dòng)把手彈出的執(zhí)行器（17）和開關(guān)（19）。執(zhí)行器的選型非常重要，需要同時(shí)滿足負(fù)載力和使用壽命的要求。業(yè)內(nèi)比較知名的執(zhí)行器供應(yīng)商如博世、海拉、杰必等都有各種型號(hào)的產(chǎn)品供選擇，在產(chǎn)品選型時(shí)，產(chǎn)品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求需和執(zhí)行器供應(yīng)商溝通清楚。開關(guān)功能耐久主要涉及按鍵帽的頻繁按壓不破壞，回彈力衰減程度可控問題；另外車門該區(qū)域?qū)儆跐駞^(qū)，開關(guān)電子元器件封裝防水、防震動(dòng)等要求也至關(guān)重要。

4.2 與車門靜態(tài)匹配問題

隱藏式門外拉手在未開啟狀態(tài)時(shí)是隱藏式的，即靜態(tài)時(shí)需要與車門型面保持良好的匹配關(guān)系，包括面差和間隙。

（1）底座是整個(gè)把手安裝的基礎(chǔ)，其尺寸精度和剛度非常重要。如果尺寸精度不足，自然狀態(tài)下就會(huì)有尺寸波動(dòng)，體現(xiàn)為面差、間隙匹配變化；如果剛度不足，安裝時(shí)會(huì)被鈑金拉扯被動(dòng)變形。以筆者開發(fā)的產(chǎn)品為例，把手底座（5）由于整體呈板狀，容易扭曲變形，批量生產(chǎn)時(shí)容易發(fā)生變差，其平面度是一個(gè)關(guān)鍵尺寸。產(chǎn)品的厚度和加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)，需特別關(guān)注。

（2）影響靜態(tài)匹配間隙和面差的，還有組裝帶來的影響因素，涉及整個(gè)尺寸鏈系統(tǒng)。筆者開發(fā)的隱藏式門外拉手的安裝是通過底座（5）與門加強(qiáng)板通過螺柱、螺母擰緊固定，而匹配外觀則是安裝在基板上的握持手柄（1-4）與門鈑金外觀面的配合。從底座到握持手柄尺寸轉(zhuǎn)換較多，相比傳統(tǒng)把手而言，其匹配難度、各子零件需要控制的尺寸精度要求無疑更高。如安裝銷軸的竄動(dòng)量、彈簧和電機(jī)的運(yùn)動(dòng)限位精度等都需要控制。

（3）另外，握持手柄與門鈑金孔的間隙值建議為3mm左右。間隙做得小，外觀效果固然不錯(cuò)，也能體現(xiàn)出整車廠較好的工藝水平；但并非越小越好，間隙過小時(shí)，極寒天氣中手柄與門鈑金孔容易被冰凍住，導(dǎo)致手柄無法彈出。

4.3 與車門動(dòng)態(tài)匹配問題

圖5 線束運(yùn)動(dòng)包絡(luò)與轉(zhuǎn)臂加強(qiáng)筋干涉

由于門外拉手是運(yùn)動(dòng)的，反復(fù)使用的匹配狀態(tài)可重復(fù)性至關(guān)重要，筆者開發(fā)的產(chǎn)品前期就遇到了這類問題。在靜態(tài)情況下安裝匹配合格的產(chǎn)品經(jīng)過多次開門之后，出現(xiàn)了握持手柄高出門鈑金的問題。究其原因，是線束布置的路徑存在問題。如圖5，按鈕裝在握持手柄上，按鈕線束從握持手柄穿過孔洞后延伸固定夾持在把手基板上，然后進(jìn)一步與車門線束對接。握持手柄在開閉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線束圈出部分會(huì)被帶動(dòng)做伸縮運(yùn)動(dòng)。在閉合動(dòng)作時(shí)，如果線束偏長或硬度偏硬，縮回的線束集中滯留在搖臂a下方、頂住搖臂（圈示區(qū)域），使得握持手柄無法完全閉合，即導(dǎo)致了與鈑金的面差問題。后續(xù)的解決方案一方面是線束運(yùn)動(dòng)路徑避空，給予線束足夠的縮回空間，另一方面是讓線束布置盡可能靠近轉(zhuǎn)軸，減小伸縮運(yùn)動(dòng)幅度。

4.4 關(guān)門感官質(zhì)量問題

隨著汽車的消費(fèi)升級(jí)，用戶對于感官質(zhì)量要求也越來越高，需要特別關(guān)注。

（1）外觀質(zhì)量

隱藏式門外拉手握持手柄表面一般采用電鍍或油漆工藝。電鍍表面對外觀缺陷非常敏感，握持手柄需考慮模具的頂桿設(shè)置，防止縮?。煌瑫r(shí)需提高電鍍層表面硬度，防止刮擦損傷。如果是車身同色漆表面的，需要著重關(guān)注色差問題，因?yàn)榘咽稚钤谥苋︹k金的對比下會(huì)非常明顯。開發(fā)時(shí)如果定義為非車身同色，異色匹配也不失為一種規(guī)避色差的措施。

（2）異響問題

以筆者開發(fā)的隱藏式門外拉手為例，在開發(fā)前期發(fā)現(xiàn)，每次關(guān)門時(shí)存在類似共振的響聲。經(jīng)分析，將異響聲源鎖定在了執(zhí)行器上。原來由于隱藏式門外拉手國內(nèi)開發(fā)尚屬于前沿，與之配套的執(zhí)行器也是罕有成熟的專業(yè)款型。比如我們選型了一款在加油小門上使用的執(zhí)行器，其負(fù)載能力和耐久測試都滿足要求，但我們忽略了一點(diǎn)，門和加油小門的使用工況是不同的——加油小門裝在整車上后，執(zhí)行器相對于整車并不存在運(yùn)動(dòng)；而作為外拉手的子零件裝在車門上時(shí)，在車門開、關(guān)的甩動(dòng)過程中，執(zhí)行器是會(huì)隨著門的運(yùn)動(dòng)、靜止，被迫急動(dòng)急止。進(jìn)一步拆解執(zhí)行器，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部馬達(dá)和外殼之間是存在間隙的，馬達(dá)隨關(guān)門的沖擊力，會(huì)在內(nèi)部晃動(dòng)沖擊并造成響聲。后續(xù)我們在執(zhí)行器殼體和馬達(dá)的間隙部位增加緩沖泡棉（如圖6所示），避免間隙帶來的晃動(dòng)，問題得到了解決。這類異響問題，在后續(xù)隱藏式門外拉手的開發(fā)時(shí)需切實(shí)考慮。

圖6 執(zhí)行器實(shí)物拆解圖

5 結(jié)論

隱藏式門外拉手還處于發(fā)展起步階段，一個(gè)新興事物的開發(fā)過程中難免碰到各種問題。筆者基于自身在產(chǎn)品開發(fā)過程中遇到的問題，梳理總結(jié)了隱藏式門外拉手的典型質(zhì)量問題和解決措施，可能是掛一漏萬，僅希望能給后續(xù)開發(fā)者帶來思路上的啟示，對產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的規(guī)避起到一定的幫助作用。

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Typical structure and potential failure mode of automobile hidden door handle

Yi Xi, Wang Yonghua, Zhu Jianhua

（Quality Assurance Department of Passenger Company of Shanghai Automobile Group Co., Ltd., Shanghai 201804）

This paper introduces the structure and working principle of hidden door handle, summarizes the typical quality problems of this kind of door handle and their solutions, including durability, static matching with door, dynamic matching with door, sensory quality of closing door, etc. It is hoped to provide some reference value for other developers.

Hidden; Outside door handle; Quality problems

U461.99

B

1671-7988(2019)24-193-04

U461.99

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1671-7988(2019)24-193-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.24.064

易熙，中級(jí)工程師，就職于上海汽車集團(tuán)股份有限公司乘用車公司質(zhì)量保證部，從事汽車領(lǐng)域的質(zhì)量控制的相關(guān)研究。主要的研究對象包括汽車門外拉手、外后視鏡等的質(zhì)量控制。