汽車隱藏式門外拉手典型結(jié)構(gòu)及潛在失效模式

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^華【期刊名稱】《《汽車實用技術(shù)》》【年（卷），期】2019（000）024【總頁數(shù)】4頁（P193-196）【關(guān)鍵詞】隱藏式;門外拉手;質(zhì)量問題【作者】易熙;王永華;朱^華【作者單位】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【正文語種】中文【中圖分類】U461.99汽車工業(yè)近年來快速發(fā)展，電動化、智能化成為發(fā)展趨勢。門夕卜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。隱藏式門外卜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。傳統(tǒng)的汽車門夕卜拉手一般分為兩大類（如圖1）。一類是水平拉動式拉手（圖1a），通過手握持握把在水平向拉起，拉手水平方向的轉(zhuǎn)動帶動解鎖鋼絲開門。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，一定程度上會破壞門鈑金造型的整體性、增加風(fēng)阻。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，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，不會引起該區(qū)域的夕卜觀造型突變和風(fēng)阻。把手開啟時，通過電機(jī)帶動，手握持部分先彈離閉合位置，然后實現(xiàn)人員握持拉動、帶動解鎖鋼絲開門。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。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：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。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，被視為整車的一大亮點。筆者作為國內(nèi)某車型隱藏式門夕卜拉手的主要開發(fā)者，參與開發(fā)的隱藏式門夕卜拉手實車效果如圖3所示。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）是運動解鎖和復(fù)位系統(tǒng)；（17-19）是電動執(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，執(zhí)行器（17）推桿往前伸，推動轉(zhuǎn)臂b（14）。這時手柄系統(tǒng)小總成（1-4）被驅(qū)動彈出—定角度，人員可以伸手去拉拽它，進(jìn)而帶動轉(zhuǎn)臂a（11）、牽引拉線（12）去解除門扣鎖，實現(xiàn)開門。該車型是國內(nèi)最早開發(fā)使用隱藏式門夕卜拉手的量產(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。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、動態(tài)匹配問題、關(guān)門感官質(zhì)量問題等。門外卜拉手是一個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。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)械運動結(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，其運動轉(zhuǎn)臂a（帶動拉鎖頻繁運動的子件）一開始按照常規(guī)運動塑料件的選材思路，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，但在實物濫用試驗檢測時卻發(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)致運動阻滯。彈簧線徑最終確定為1.8，因為通過試驗發(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的產(chǎn)品供選擇，在產(chǎn)品選型時，產(chǎn)品試驗標(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、防震動等要求也至關(guān)重要。隱藏式門外卜拉手在未開啟狀態(tài)時是隱藏式的，即靜態(tài)時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)下就會有尺寸波動，體現(xiàn)為面差、間隙匹配變化；如果剛度不足，安裝時會被鈑金拉扯被動變形。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)時容易發(fā)生變差，其平面度是一個關(guān)鍵尺寸。產(chǎn)品的厚度和加強(qiáng)筋設(shè)計，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。如安裝銷軸的竄動量、彈簧和電機(jī)的運動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，夕卜觀效果固然不錯，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，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。由于門外拉手是運動的，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)動時，線束圈出部分會被帶動做伸縮運動。在閉合動作時，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動路徑避空，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，減小伸縮運動幅度。隨著汽車的消費升級，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，因為把手色差在周圈鈑金的對比下會非常明顯。開發(fā)時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，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動；而作為夕卜拉手的子零件裝在車門上時，在車門開、關(guān)的甩動過程中，執(zhí)行器是會隨著門的運動、靜止，被迫急動急止。進(jìn)一步拆解執(zhí)行器，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部馬達(dá)和外卜殼之間是存在間隙的，馬達(dá)隨關(guān)門的沖擊力，會在內(nèi)部晃動沖擊并造成響聲。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，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)時需切實考慮。隱藏式門外拉手還處于發(fā)展起步階段，一個新興事物的開發(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)險的規(guī)避起到一定的幫助作用。【相關(guān)文獻(xiàn)】細(xì)川武至.汽車構(gòu)造圖冊[M].魏朗，譯.北京:人民交通出版社,2004.金云光,丁光學(xué)，朱偉.淺談車門外把手開啟力的設(shè)計與計算[J].汽車實用技術(shù),2017(5).范春雷,趙云杰.淺議車門把手面品缺陷產(chǎn)生缺陷及解決方法[J].客車技術(shù),2017(3).徐小程，杜婷婷等.車門