汽車橫拉式車門外手柄設計

楊如明

（中國第一汽車股份有限公司天津技術開發分公司）

隨著汽車技術的發展和人們生活水平的提高，客戶對整車的開關性能要求也越來越高。一旦車門在客戶使用過程中無法正常打開與關閉，不僅會影響客戶的駕駛體驗，而且會給產品以及品牌形象帶來不可預期的負面影響，所以用于開啟車門的外手柄就顯得尤為重要。目前外手柄設計一般都是由主機廠提出要求，供應商進行相關的設計工作，但這種形式對主機廠的技術積累及前期設計問題的規避無法提供有效的支持，而且每個供應商的設計理念和生產過程都不一樣，無法保證產品的一致性。因此，文章在總結了多個車型車門外手柄設計經驗的基礎上，通過對標及實例分析對車門外手柄的設計過程進行了較為系統的闡述，以得出影響橫拉式外手柄功能的關鍵因素，使主機廠能夠最大限度地保證外手柄設計過程中的一致性。

1 橫拉式外手柄結構

車門外手柄按開啟方式可分為兩大類[1]：

1）橫拉式：橫拉式外手柄具有結構可靠、開啟力直接作用于鎖機構的特點。其強度很好，靜拉力可達到1 000 N，已成為大多數車型的首選，如圖1 所示。以某款車型為例，橫拉式外手柄的總成結構，如圖2 所示[2]；外手柄拉手總成又可進一步分解，用以裝配無鑰匙進入天線，如圖3 所示。

圖1 汽車橫拉式車門外手柄

圖2 某車型外手柄總成爆炸圖

圖3 某車型外手柄拉手總成爆炸圖

2）上掀式：這種類型的把手與車身曲面匹配良好，風阻小，但由于受力件一般為塑料材質的薄壁結構，所以強度較差，靜拉力強度為600 N。

2 前期分析

進行外手柄設計，首先是根據外手柄CAS（Concept A Surface，汽車初步造型面）進行前期分析。此階段需要根據外手柄CAS 分析其在車身上的位置是否合理，分析CAS 的出模情況，校核手柄的操作空間是否足夠，目的是在造型階段就確保手柄結構設計的邊界條件達到比較理想的狀態，這樣能大大降低造型鎖定后結構設計的難度。

2.1 外手柄位置校核

外手柄位置可分為在車門上的位置及在整車上的高度2 個方面。

外手柄在整車上的高度影響人機方便性，太高或太低都不方便乘員打開車門。該高度一般由整車進行把控，文章也對標了一些車型作為參考（實車測量，與真實值存在一定偏差），如表1 所示。從表1 可以看出，大部分車型外手柄高度在810～990 mm。

表1 汽車外手柄高度實車對標 mm

外手柄在車門上的位置如果確定得不合理，乘員在開關車門時就有可能被車門刮傷臉部。經相關計算，對于大多數車型，從外手柄中心到車門窗框的距離（D）小于等于244 mm 可視為滿足要求，如圖4 所示。

圖4 外手柄中心到車門窗框距離示意圖

2.2 操作空間分析

除了手柄在車身上的位置，對手柄與車門裝配后自身的操作空間也是有要求的。圖5 示出過外手柄中心的截面圖。通過對標，圖5 a 中X 值一般在100 mm，最小不能小于80 mm；Y 值最小為26 mm；圖5b 中Z 值需大于80 mm。

圖5 過外手柄中心的截面圖

2.3 造型面出模情況分析

確定了手柄的位置和操作空間后，還要根據最新的造型面分析出模的情況。一般外手柄無皮紋要求，拔模斜度在3°以上即可滿足出模要求。圖6 示出汽車外手柄拔模分析顯示界面，粉色為拔模斜度大于3°的區域，此區域的邊界如能很好地隱藏分模線，則證明CAS滿足出模要求，否則需要反饋造型師調整CAS。

圖6 汽車外手柄拔模分析顯示界面

2.4 外凸分析

為滿足外凸法規，還需要進行外手柄的外凸分析。《GB 11566—2009 汽車外部凸出物》要求車門外手柄的凸出高度不應超過40 mm，分析方法為：直徑100 mm的圓沿外板滾過外手柄表面，通過首末圓心做一條直線，從距該直線最遠的圓心點向該直線引垂線，垂線段的長度即為外手柄的凸出高度[3]。如圖7 所示，該車型按此種方法得出的高度值為33.7 mm，滿足要求。

圖7 橫拉式車門外手柄外凸校核

前期分析滿足后，即可進行外手柄的結構設計。

3 結構設計

3.1 外開連接形式

外手柄的功能是實現車門的外部開啟，外手柄與鎖體之間可通過拉桿或拉絲連接，采用何種形式的連接與鎖體和手柄的相對布置位置有關，一般以拉桿連接居多。布置時需考慮空間和碰撞因素，拉絲連接對碰撞有利，拉桿連接則需要進行更深入的確認，包括CAE分析和碰撞試驗。

左前外手柄還需要進行鎖芯拉桿的布置。鎖芯與鎖體的連接分為拉桿和直插式，也與鎖體和手柄的相對布置位置有關，同樣需考慮碰撞因素。圖8 示出鎖芯直插式和外開拉絲連接，圖9 示出拉桿連接。

圖8 車門左前外手柄鎖芯直插式及外開拉絲連接

圖9 車門左前外手柄鎖芯拉桿式及外開拉桿式

3.2 行程和力值匹配

確定了拉桿或拉絲連接方式后，即開始進行行程和力值的分析。外手柄的行程需根據鎖體的行程確定，其行程應大于鎖體的有效開啟行程，小于鎖體的最大行程。一般情況下，外手柄行程在16～22 mm，開啟角度在6～10°。外手柄扭簧力值則是根據整個車門系統的開啟力值（鎖體外開啟力、膠條反力等）確定，一般初始設定應在35 N 左右，最終需保證整個車門系統的開啟力在65 N 左右（不同級別車型的要求可能不同）。圖10示出某款鎖體行程值，表2 示出各車型外開力值實測對標，其中，中控處于開鎖狀態，力值測量位置為距轉軸140 mm。

圖10 某款車門鎖開啟行程尺寸示意圖

表2 各車型外手柄外開力值對標

3.3 轉軸位置驗證

手柄行程和力值確定后，就要初步確定外手柄轉軸，對轉軸位置進行驗證，并根據分析結果進行調整，保證行程和力值都處在合理的區間。這個過程一般需要重復多次。橫拉式外手柄有拉手柄本體旋轉軸及配重塊旋轉軸2 個轉軸。外手柄工作時，先拉動外手柄本體使其繞軸旋轉，再由拉手柄本體帶動配重塊旋轉，二者需相互協調，如圖11 所示。

圖11 車門外手柄旋轉示意圖

3.4 詳細結構設計

以上3 項工作完成后，主機廠的設計工作就告一段落，一般這個階段供應商已經定標完成，接下來會將分析結果與外手柄供應商共享，由供應商進行詳細的結構設計。

4 結論

文章通過梳理車門外手柄的設計流程，主要研究了橫拉式外手柄設計中需考慮的關鍵要素，尤其提出了行程匹配與開啟力值對外手柄操作舒適性的影響，從而更加完善了橫拉式外手柄的設計理論，希望能為外手柄的設計提供參考。