滑移門水晶發(fā)光把手的結(jié)構(gòu)設(shè)計及控制

摘 要：滑移門內(nèi)把手是滑移門系統(tǒng)中一個重要的零部件，主要實現(xiàn)手動、電動開閉滑移門的功能，作為車門上的安全部件其需要兼顧把手自己的機械強度以及發(fā)生碰撞時的耐慣性要求。但傳統(tǒng)滑移門把手設(shè)計過于單調(diào)，缺乏亮點，在目前國產(chǎn)汽車逐步走向高端國際化的背景下，對汽車內(nèi)飾的多樣化智能化提出了更多的需求，所以需結(jié)合使用場景進行開發(fā)創(chuàng)新。本文主要闡述了一種全新滑移門水晶發(fā)光把手在設(shè)計開發(fā)過程中，如何考慮水晶發(fā)光把手的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計，把手機械強度，耐慣性、雙色注塑成型工藝以及子零件裝配定位、異響防范等設(shè)計要點，給其他汽車工程師在開發(fā)類式創(chuàng)新型產(chǎn)品時提供了一種思路和參考，最后給出其重要作用和意義。

關(guān)鍵詞：滑移門水晶發(fā)光把手 結(jié)構(gòu)設(shè)計 機械強度 耐慣性 雙色注塑 裝配定位

0 引言

汽車滑移門水晶發(fā)光把手是操縱滑移門實現(xiàn)解閉鎖開關(guān)門的零部件，當汽車發(fā)生碰撞時即能防止車門由于碰撞變形或者慣性加速度導致車門被打開，當碰撞結(jié)束后滑門把手的機械強度能承受500N拉力將車門打開，把手無斷裂。在日常使用時發(fā)光把手可以作為車內(nèi)迎賓燈、氛圍燈、閱讀燈來使用，豐富了車輛的使用場景，同時發(fā)光把手還可以通過語音、車機大屏進行控制和亮度調(diào)節(jié)，很好的展示了現(xiàn)代汽車的智能化娛樂化功能、工業(yè)設(shè)計與藝術(shù)結(jié)合，打造移動家居氛圍的用車體驗，展示了汽車企業(yè)不斷追求創(chuàng)新的精神，以及對汽車、生活、藝術(shù)融合的一種造車理念。

1 滑移門發(fā)光把手原理

滑移門水晶發(fā)光把手主要根據(jù)汽車造型設(shè)計，將發(fā)光把手的水晶面蓋（PC材料）和手柄骨架（PC+ABS材料）通過雙色注塑連接起來，實現(xiàn)把手的主體結(jié)構(gòu)效果即表面具備水晶效果，同時手柄又能兼顧機械強度，通過調(diào)節(jié)手柄骨架材料中PC材料的占比，可以優(yōu)化把手面蓋與骨架雙色注塑部分的連接強度。然后通過在把手內(nèi)部植入LED燈組，燈組表面再增加一個表面霧化的散光板來提升散光的均勻性和發(fā)光效果。發(fā)光把手整體通過ECU控制器的PWM供電電壓的調(diào)節(jié)實現(xiàn)對發(fā)光把手亮度的調(diào)節(jié)，通過采用三基色燈珠結(jié)合邏輯控制組合實現(xiàn)不同顏色氛圍燈的車內(nèi)效果營造，從而展示移動智能的家居氛圍用車體驗。（圖1）

2 滑移門水晶發(fā)光把手設(shè)計

滑移門水晶發(fā)光把手設(shè)計主要把握以下要點：

2.1 水晶發(fā)光把手的整體設(shè)計

根據(jù)把手造型特點以及色彩皮紋定義，將水晶發(fā)光把手進行樣件邊界劃分，然后層層分解確定子零件的初步結(jié)構(gòu)和零件數(shù)量（圖2）。設(shè)計主要遵循由外而內(nèi)的設(shè)計原則，優(yōu)先根據(jù)發(fā)光把手的體積大小以及與周邊零部件的配合關(guān)系，結(jié)合發(fā)光把手的造型效果及燈光顏色、亮度來選定LED燈珠的規(guī)格以及布置數(shù)量，然后設(shè)定燈珠PCB的尺寸大小。把手散光板基于PCB板的尺寸設(shè)計卡槽結(jié)構(gòu)和配合尺寸，對PCB板燈組進行固定。散光板則基于水晶把手造型CAS面進行仿型設(shè)計。手柄本體則基于造型CAS面結(jié)合面蓋（透明PC）和骨架（PC+ABS）的雙色注塑工藝要求進行設(shè)計，最終實現(xiàn)發(fā)光把手水晶質(zhì)感及燈光點亮的整體造型效果，發(fā)光把手上下通過兩裝飾面蓋扣合以及激光焊接工藝完成整個發(fā)光把手總成的設(shè)計。

2.2 水晶發(fā)光把手的強度

水晶發(fā)光把手由于是滑移門系統(tǒng)中實現(xiàn)手動、電動開閉滑門的操縱機構(gòu)，作為車門上的高頻次使用的安全部件，同時需應(yīng)對車輛發(fā)生意外碰撞車門變形卡住的特殊情況，通過強行拉把手將車門機械打開，所以把手需滿足500N的抗拉強度要求。在造型空間約束的條件下，我們通過采用互嵌的斷面（圖3）結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化了把手搭接面的受力情況，以及通過調(diào)整手柄骨架中PC材料的占比，優(yōu)化把手面蓋與骨架連接處材料的粘接力，結(jié)合現(xiàn)代CAE強度分析手段最終實現(xiàn)了發(fā)光把手（圖4）的機械抗拉強度≥500N的目標。

2.3 水晶發(fā)光把手的耐慣性

把手的耐慣性屬于汽車法規(guī)要求必須≥30g，不允許出現(xiàn)因把手耐慣性差導致車輛在急加速、急減速或者碰撞等特殊情況下，車門被慣性甩開從而危害車內(nèi)乘客安全的事情發(fā)生。把手的耐慣性（圖5）主要由把手的重量、重心、重心位置以及把手扭簧來決定，所以把手扭簧必須基于滿足把手30g耐慣性的要求進行設(shè)計，即把手扭簧扭矩T=扭簧剛度K*扭簧夾角θ≥30g*把手重量M*把手重心力臂L。根據(jù)上述公式以及把手參數(shù)現(xiàn)狀即可得出扭簧的最低扭矩目標。然后結(jié)合扭簧布置空間及周邊卡接固定結(jié)構(gòu)，通過不斷調(diào)整扭簧線徑、扭簧圈數(shù)、扭簧中徑、扭簧材料、扭簧夾角等參數(shù)最終尋優(yōu)出符合自身布置性能要求的扭簧參數(shù)和結(jié)構(gòu)。

2.4 水晶發(fā)光把手的裝配定位

發(fā)光把手內(nèi)部零件多，為保證零件裝配固定后實車在路試驗證過程中無異響，把手子零件必須通過良好的尺寸約束和XYZ定位來保證裝配可靠。在產(chǎn)品設(shè)計時發(fā)光把手的PCB板燈組通過散光板上的卡槽進行XYZ約束固定，組裝成散光板組件后通過手柄本體上的滑槽進行組裝實現(xiàn)XY向限位，通過手柄本體上Z向限位結(jié)構(gòu)以及下蓋板激光焊接進行Z向約束保證裝配品質(zhì)，從而實現(xiàn)發(fā)光把手主體結(jié)構(gòu)的裝配定位（圖6），最終模具件通過振動臺試驗驗證實際質(zhì)量。

2.5 水晶發(fā)光把手的控制

ECU控制器通過PWM調(diào)節(jié)供電電壓大小來實現(xiàn)對LED燈組亮度大小的調(diào)節(jié)，選用三基色LED燈珠后通過整車中控鎖信號、車輛模式、語音、車機大屏開關(guān)信號等指令結(jié)合控制邏輯可實現(xiàn)迎賓、智能點亮、多種燈光顏色控制，營造車內(nèi)更豐富多彩的氛圍效果，實現(xiàn)移動智能家居氛圍的用車體驗。（圖7）

3 總結(jié)

由于水晶發(fā)光把手屬于跨界創(chuàng)新產(chǎn)品，需結(jié)合滑門把手的機械強度和燈飾的氛圍營造兩大特點，為國內(nèi)首創(chuàng)設(shè)計，市場缺乏成熟的開發(fā)經(jīng)驗參考，本文通過上述開發(fā)內(nèi)容的介紹，使我們詳細的了解到發(fā)光把手的設(shè)計開發(fā)過程以及設(shè)計中需要注意的要點，促使大家在此方面進行積累和優(yōu)化，為以后開發(fā)類似發(fā)光把手創(chuàng)新產(chǎn)品提供借鑒參考，使設(shè)計出來的產(chǎn)品具備賣點和附加值，且產(chǎn)品性能也可以得到有效保證，從而獲得用戶的喜愛和認可。

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