汽车隐藏式门外拉手典型结构及潜在失效模式
易熙; 王永华; 朱鑑华
【期刊名称】《《汽车实用技术》》
【年(卷),期】2019(000)024
【总页数】4页(P193-196)
【关键词】隐藏式; 门外拉手; 质量问题
【作 者】易熙; 王永华; 朱鑑华
【作者单位】上海汽车集团股份有限公司乘用车公司质量保证部 上海 201804
【正文语种】中 文
【中图分类】U461.99
汽车工业近年来快速发展，电动化、智能化成为发展趋势。门外拉手作为汽车上不可或缺的零部件，是汽车驾乘者进入乘客舱前，首先触及的零件。如果赋予它智能化科技，将直接提升驾乘者的尊荣体验。隐藏式门外拉手就是该零件的智能化发展方向之一，以其特有的优点摆脱了传统汽车门外拉手的各种束缚和不足，将被越来越多的“智能化”、
“高端化”的汽车使用。
传统的汽车门外拉手一般分为两大类（如图1）。一类是水平拉动式拉手（图1a），通过手握持握把在水平向拉起，拉手水平方向的转动带动解锁钢丝开门。另一类是翻转开启式拉手（图1b），通过手伸入罩壳下方，施加垂直方向翻转的力，罩壳垂直方向的翻转带动解锁钢丝解锁开门。这两类把手，在本文中都被称为非隐藏式门外拉手。它们基本都外凸于车门钣金、明显可见，而且一般要求钣金冲压出造型凹槽用于手的伸入，一定程度上会破坏门钣金造型的整体性、增加风阻。
近年来出现的隐藏式门外拉手，是一类新型的外拉手。当处于闭合状态时，手握持的部分收缩隐藏在车门内部，拉手外表面与车门型面配合平整，而且与周围的间隙非常小，不会引起该区域的外观造型突变和风阻。把手开启时，通过电机带动，手握持部分先弹离闭合位置，然后实现人员握持拉动、带动解锁钢丝开门。如图2是某车型隐藏式外拉手的整车效果和拉手局部放大的图片。
与传统非隐藏式外拉手对比，隐藏式门外拉手存在三大优点：1）它可以保证整车外观无外拉手带来的凹凸区域，拉手与整车钣金面浑然一体，便于造型设计师做各种创意造型，提升整车的颜值。2）由于无造型凹凸，可以减小一部分风阻，节能减排。3）提升整车的科技感和智能化使用体验。当前，特斯拉、日产GTR、荣威Marvel-X、蔚来ES8等定位高端的车型上已经配置了隐藏式外拉手，提升了用户的智能体验，被视为整车的一大亮点。
笔者作为国内某车型隐藏式门外拉手的主要开发者，参与开发的隐藏式门外拉手实车
效果如图3所示。
该门外拉手的机构示意图如图4所示（具体由图中1-16子零件组成）。（1-4）组装成手握持的手柄系统；底座（5）是拉手与车门安装固定的基板；（6）、（9）、（10）组成惯性锁系统（功能是防止车门在翻滚中被甩开）；（7）、（8）是门锁系统；（11-16）是运动解锁和复位系统；（17-19）是电动执行和控制系统。它的工作原理：按压按键（1）之后，开关（19）给出“开”的信号，执行器（17）推杆往前伸，推动转臂b（14）。这时手柄系统小总成（1-4）被驱动弹出一定角度，人员可以伸手去拉拽它，进而带动转臂a（11）、牵引拉线（12）去解除门扣锁，实现开门。
该车型是国内最早开发使用隐藏式门外拉手的量产车型之一，在“摸着石头过河”的开发过程中，笔者积累了一定的质量评审方法和问题解决经验。下文将分类介绍隐藏式门外拉手常见的质量问题及其解决办法，包括功能耐久问题、静态匹配问题、动态匹配问题、关门感官质量问题等。
门外拉手是一个具有解锁开门功能的零件，使用的频次非常高，必须经受住严苛的功能耐久考验。使用过程中，如果内部结构件出现断裂或电控系统失效，将导致车门无法解锁的重大问题。针对这类失效模式，首先内部机械运动结构的强度和刚度必须要有保障，涉及到材料的选用、子零件的受力模拟分析、带负载的耐久实测，才能确保零件的可靠无虞。
（1）比如笔者负责的该隐藏式门外拉手，其运动转臂a（带动拉锁频繁运动的子件）一开始按照常规运动塑料件的选材思路，选择了具有自润滑特性的POM，强度模拟分析
也能达到要求，但在实物滥用试验检测时却发现POM无法完全满足强度要求，后续材料变更为POM+GF25，提高了摇臂的强度。
（2）又比如扭簧（图4中（15）、（16）），材料选用了SUS304不锈钢，防止锈蚀导致运动阻滞。弹簧线径最终确定为1.8，因为通过试验发现，如果线径太小，耐久测试后回弹力衰减，导致拉手不能完全回位；如果线径太大，则太大的反弹力导致手感偏重，影响客户感知质量。
（3）功能耐久问题，还有一部分出自电控系统，核心零部件是驱动把手弹出的执行器（17）和开关（19）。执行器的选型非常重要，需要同时满足负载力和使用寿命的要求。业内比较知名的执行器供应商如博世、海拉、杰必等都有各种型号的产品供选择，在产品选型时，产品试验标准要求需和执行器供应商沟通清楚。开关功能耐久主要涉及按键帽的频繁按压不破坏，回弹力衰减程度可控问题；另外车门该区域属于湿区，开关电子元器件封装防水、防震动等要求也至关重要。
隐藏式门外拉手在未开启状态时是隐藏式的，即静态时需要与车门型面保持良好的匹配关系，包括面差和间隙。
（1）底座是整个把手安装的基础，其尺寸精度和刚度非常重要。如果尺寸精度不足，自然状态下就会有尺寸波动，体现为面差、间隙匹配变化；如果刚度不足，安装时会被钣金拉扯被动变形。以笔者开发的产品为例，把手底座（5）由于整体呈板状，容易扭曲变形，批量生产时容易发生变差，其平面度是一个关键尺寸。产品的厚度和加强筋设计，需特别关注。
（2）影响静态匹配间隙和面差的，还有组装带来的影响因素，涉及整个尺寸链系统。笔者开发的隐藏式门外拉手的安装是通过底座（5）与门加强板通过螺柱、螺母拧紧固定，而匹配外观则是安装在基板上的握持手柄（1-4）与门钣金外观面的配合。从底座到握持手柄尺寸转换较多，相比传统把手而言，其匹配难度、各子零件需要控制的尺寸精度要求无疑更高。如安装销轴的窜动量、弹簧和电机的运动限位精度等都需要控制。
（3）另外，握持手柄与门钣金孔的间隙值建议为3mm左右。间隙做得小，外观效果固然不错，也能体现出整车厂较好的工艺水平；但并非越小越好，间隙过小时，极寒天气中手柄与门钣金孔容易被冰冻住，导致手柄无法弹出。
由于门外拉手是运动的，反复使用的匹配状态可重复性至关重要，笔者开发的产品前期就遇到了这类问题。在静态情况下安装匹配合格的产品经过多次开门之后，出现了握持手柄高出门钣金的问题。究其原因，是线束布置的路径存在问题。如图5，按钮装在握持手柄上，按钮线束从握持手柄穿过孔洞后延伸固定夹持在把手基板上，然后进一步与车门线束对接。握持手柄在开闭转动时，线束圈出部分会被带动做伸缩运动。在闭合动作时，如果线束偏长或硬度偏硬，缩回的线束集中滞留在摇臂a下方、顶住摇臂（圈示区域），使得握持手柄无法完全闭合，即导致了与钣金的面差问题。后续的解决方案一方面是线束运动路径避空，给予线束足够的缩回空间，另一方面是让线束布置尽可能靠近转轴，减小伸缩运动幅度。
随着汽车的消费升级，用户对于感官质量要求也越来越高，需要特别关注。
（1）外观质量
隐藏式门外拉手握持手柄表面一般采用电镀或油漆工艺。电镀表面对外观缺陷非常敏感，握持手柄需考虑模具的顶杆设置，防止缩印；同时需提高电镀层表面硬度，防止刮擦损伤。如果是车身同色漆表面的，需要着重关注色差问题，因为把手色差在周圈钣金的对比下会非常明显。开发时如果定义为非车身同色，异色匹配也不失为一种规避色差的措施。
（2）异响问题
以笔者开发的隐藏式门外拉手为例，在开发前期发现，每次关门时存在类似共振的响声。经分析，将异响声源锁定在了执行器上。原来由于隐藏式门外拉手国内开发尚属于前沿，与之配套的执行器也是罕有成熟的专业款型。比如我们选型了一款在加油小门上使用的执行器，其负载能力和耐久测试都满足要求，但我们忽略了一点，门和加油小门的使用工况是不同的——加油小门装在整车上后，执行器相对于整车并不存在运动；而作为外拉手的子零件装在车门上时，在车门开、关的甩动过程中，执行器是会随着门的运动、静止，被迫急动急止。进一步拆解执行器，发现内部马达和外壳之间是存在间隙的，马达随关门的冲击力，会在内部晃动冲击并造成响声。后续我们在执行器壳体和马达的间隙部位增加缓冲泡棉（如图6所示），避免间隙带来的晃动，问题得到了解决。这类异响问题，在后续隐藏式门外拉手的开发时需切实考虑。
隐藏式门外拉手还处于发展起步阶段，一个新兴事物的开发过程中难免碰到各种问题。笔者基于自身在产品开发过程中遇到的问题，梳理总结了隐藏式门外拉手的典型质量问题和解决措施，可能是挂一漏万，仅希望能给后续开发者带来思路上的启示，对产品质量风险的规避起到一定的帮助作用。
【相关文献】
[1] 细川武至.汽车构造图册[M].魏朗,译.北京:人民交通出版社,2004.
[2] 金云光,丁光学,朱伟.浅谈车门外把手开启力的设计与计算[J].汽车实用技术,2017(5).
[3] 范春雷,赵云杰.浅议车门把手面品缺陷产生缺陷及解决方法[J]. 客车技术, 2017(3).
[4] 徐小程,杜婷婷等. 车门抖动解决方案及评价方法研究[J].上海汽车,2015(7).
[5] 唐淳.加油口盖系统设计的研究[J].汽车实用技术, 2015(7).
[6] 黄付延,刘祚时,陶宗虎等.车门装配面差对气动噪声影响的数值分析[J].汽车设计与制造, 2018(7).
[7] 刘超,赵晶晶,康杰忠,等车身前部间隙面差问题解决[J].汽车工程师,2014(7).
[8] 陆晓黎,基于三坐标测量技术的汽车尺寸匹配质量控制[J].内燃机与配件,2017(11).
