凌黃寶、張劍平、覃海泉

（1.東風(fēng)柳州汽車有限公司，柳州 545005；2.柳州工學(xué)院，柳州 545616）

1 引言

隨著新能源汽車研發(fā)技術(shù)的不斷提升，汽車市場競爭越來越激烈，低成本低能耗將是未來新能源市場競爭的主旋律。汽車車門把手是作為用戶上車最先接觸的部分，是車門鎖系統(tǒng)最重要的組成部分。研究表明，隱藏式車門把手結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)門把手降低了3%的迎風(fēng)面積，能夠有效降低新能源汽車高速工況的能耗。同時隱藏式門把手能夠提升外觀感受，給用戶更加高級、智能的操作體驗[1]。因此本文以某車型門把手開發(fā)為載體，對隱藏式車門把手設(shè)計要素和潛在缺陷進行研究。

2 常見的結(jié)構(gòu)形式

隱藏式門把手是一種隱藏在車門鈑金內(nèi)部，從外面看上去門把手與車門是一個平面的門把手結(jié)構(gòu)形式，早期多應(yīng)用于超跑的高級配置。隨著技術(shù)日趨成熟，配置車型定位在不斷下沉普及，目前國內(nèi)自主電動車不斷應(yīng)用隱藏把手。當用戶攜帶遙控鑰匙靠近車門時，把手自動旋轉(zhuǎn)至預(yù)開啟位置出，用戶拉開把手，帶動拉索拉開門鎖[2]。市場上主流隱藏把手形式為旋轉(zhuǎn)式、平出式和微動開關(guān)式三種。因技術(shù)成熟度相當，使用比例相當。

2.1 旋轉(zhuǎn)式

也稱為“杠桿式”，用戶在開門的時候，需要用手按住門把手的一端，然后將把手繞著旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，使另一端翹起來。通過拉動翹起一端的把手，用戶可以解鎖車門上的拉鎖。這種開門方式適用于多種車型，包括蘭博基尼Huracan、特斯拉Model 3 和長安UNI-T 等（圖1）。

圖1 UNI-T 使用的旋轉(zhuǎn)式把手

這種把手的設(shè)計相對簡單，操作起來非常平順。然而，它也存在一些缺點。首先，彈出部分只有一側(cè)，這意味著在開門時只能使用把手的一側(cè)進行操作。這可能會對使用者造成一些不便。其次，由于把手是通過旋轉(zhuǎn)軸連接的，其剛性感稍弱。這意味著在使用過程中，把手可能會有一些松動的感覺。最后，由于把手的設(shè)計相對較小，人機操作空間相對較小，使用者可能需要適應(yīng)一段時間才能熟練地使用。

2.2 平推式

用戶在開門時，可以通過遙控鑰匙或者感應(yīng)解鎖的方式，當車輛處于通電解鎖狀態(tài)時，車門把手會通過內(nèi)部的電機驅(qū)動頂出。而在鎖車時，電機會將把手收回。這種開門方式適用于特斯拉Model S、路虎星脈和比亞迪海豹等車型（圖2）。

圖2 BYD 使用的平推式把手

相比之前提到的簡單把手設(shè)計，這種把手具有更好的外觀匹配性。它可以更好地搭配車輛的造型，營造出高級感和儀式感。當用戶使用遙控鑰匙或者感應(yīng)解鎖時，這種把手的自動頂出動作給人一種便捷而獨特的體驗。然而，這種把手的設(shè)計對周邊系統(tǒng)的要求較高。它需要車輛具備通電解鎖功能，并且需要內(nèi)部電機來驅(qū)動把手的頂出和收回動作。因此，在設(shè)計車輛時需要考慮電子系統(tǒng)和電動驅(qū)動的安裝和集成。這可能增加了車輛的制造成本和復(fù)雜性。

2.3 微動式

此類把手設(shè)計在外觀上保留了把手窩，用戶在開門時只需將手伸入把手窩內(nèi)，按下微動開關(guān)即可打開車門（圖3）。相比之前提到的設(shè)計，這種把手的成本較低，并且受極端氣候的影響較小。

圖3 ID4 使用的微動式把手

但是這種把手的外觀一致性稍差，從外觀上面沒有真正實現(xiàn)“隱藏”的效果，無法實現(xiàn)與車輛造型的完美融合，可能會對整體外觀產(chǎn)生一定的影響。此外，由于把手機構(gòu)設(shè)計相對簡單，沒有其他功能組件的加入，這種把手也無法實現(xiàn)更多人機交互的功能和場景。因此，在用戶體驗上可能有一些限制。

3 設(shè)計分析

本案例是設(shè)計一款純電轎車的隱藏式車門把手，從用戶需求角度分析，用戶期望主流的隱藏把手結(jié)構(gòu)，能夠給產(chǎn)品帶來科技感和未來感提升，給用戶打造上車的儀式感體驗，因此本案例選用平推式隱藏門把手作為開發(fā)要求。

3.1 布置分析

平推式隱藏把手具體結(jié)構(gòu)和工作原理如圖4 所示。整套系統(tǒng)由手柄、底座、驅(qū)動電機、電容觸摸開關(guān)、位置信號開關(guān)和線束等組成。相比傳統(tǒng)門把手結(jié)構(gòu)，隱藏式車門外開把手增加手柄開啟驅(qū)動電機及2 個位置信號開關(guān)等零件[3]。

圖4 隱藏把手結(jié)構(gòu)說明

當隱藏式把手處于關(guān)閉狀態(tài)時，外露把手結(jié)構(gòu)需完全內(nèi)收，故A 面到結(jié)構(gòu)根部的Y 向距離尺寸大于傳統(tǒng)外露式把手，此為影響布置的主要因素（圖5）。隱藏式把手集成了電機，故X 向尺寸（電機橫置方式）或Z 向尺寸（電機縱置方式）大于傳統(tǒng)外露式把手，此為影響布置的次要因素。

圖5 布置空間要求

3.2 性能分析

隱藏式把手作為功能附件承載著用戶從外觀評價到上車體驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其操作體驗直接影響用戶的購車意愿，因此對外觀感知、人機、操作便利性、可靠性、耐久性、耐候性（高低溫）、光老化和沖擊強度等方面性能都有較高要求?？紤]到隱藏把手的關(guān)鍵特性是高級外觀、迎賓體驗、操作便利，因此外觀感知、操作力、耐久性、耐候性性能是影響產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵因素，在開發(fā)過程中需要重點管控，具體標準和要求如表1 所示。

表1 關(guān)鍵性能測試評估

3.3 結(jié)構(gòu)仿真分析

該隱藏式把手主要受力件是把手基座和把手本體，因此在實際選擇材料時，需要考慮到受力件、材料的可實用性等諸多條件。經(jīng)過對比材料庫最后確定選用PA6+GF30%（尼龍6+30%玻纖）作為材料，在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后開展材料力學(xué)的CAE 仿真分析，要求最大應(yīng)力值小于許用應(yīng)力值[4]，CAE分析結(jié)果如圖6和圖7所示。

圖6 底座有限元分析

圖7 門把手有限元分析

3.4 電控原理

在無鑰匙進入開關(guān)觸發(fā)后，BCM 發(fā)送門鎖解鎖信號的同時，也給外開把手發(fā)送手柄電動開啟信號，而外開把手的手柄位置信號也反饋給BCM。解閉鎖信號由BCM 采集，電機控制及開關(guān)信號采集由門控模塊進行。門把手控制原理如圖8 所示。

圖8 門把手控制系統(tǒng)原理圖

4 潛在失效模式

通過與各隱藏把手廠商交流以及在市場客戶抱怨、加上實車體驗，對隱藏把手的潛在失效分析，總結(jié)了以下關(guān)鍵5 項失效模式。其中包含了破冰要求、把手整體安裝穩(wěn)定性、電機熱保護、把手作動失效等主要影響感官品質(zhì)的失效問題。

4.1 破冰力不足的問題

目前可應(yīng)對的最大的擺出力反力為200 N（行業(yè)普遍定義為100 ～200 N），在我國東北低溫地區(qū)還是存在無法電動開啟的風(fēng)險，在冰面比較厚時，需先進行人工清除處理，手動開啟。在開發(fā)過程的對策是加強電機一致性管控，明確定義破冰力要求。

4.2 噪聲大的問題

平推式隱藏把手依靠電機驅(qū)動，在工作時由電機驅(qū)動頂出車門把手，主要噪音來源是電機噪音和結(jié)構(gòu)運動摩擦噪音。部分供應(yīng)商電機噪音達到80 dB，容易引起客戶抱怨。在開發(fā)過程的對策是選用低噪音電機，指定噪音要求低于60 dB，同時要求機械活動部位涂抹潤滑油。

4.3 裝調(diào)困難的問題

隱藏式把手比較復(fù)雜，整個周圈都需要與鈑金進行匹配，間隙面差要求高，線上裝配調(diào)整困難，損耗工時人力比較大。在開發(fā)過程的對策是開發(fā)把手自帶螺母調(diào)節(jié)器，鈑金及零部件做好精度管控，組織工人專項培訓(xùn)等[5]。

4.4 電動失效的問題

某車型車主反饋門把手電動失效，不能彈出，主要原因是馬達外部的齒輪潤滑油進入到馬達內(nèi)部，導(dǎo)致電刷短路，電機燒毀。在開發(fā)過程的對策是在馬達容易進油處，加裝一個蓋子進行密封，同時注意選用帶熱保護的電機。

4.5 氣密性不佳的問題

隱藏式把手需預(yù)留漏液孔，所以整車氣密性相對常規(guī)把手相差比較大（常規(guī)把手為4 scfm，隱藏式把手為10 scfm）。在開發(fā)過程的對策是把手底座與鈑金搭接部位進行橡膠件二次注塑，漏液孔增加密封堵蓋，把手氣密性可達6 scfm/車。

5 結(jié)束語

隱藏式車門把手作為汽車技術(shù)發(fā)展的新興產(chǎn)物，能夠給用戶帶來更多的科技感、儀式感而被越來越多的廠家選用。本文介紹了其中一種平推式隱藏把手的設(shè)計要求和驗證標準，分析總結(jié)了該系統(tǒng)潛在失效模式和管控思路，目前該系統(tǒng)已經(jīng)在具體車型項目上開發(fā)應(yīng)用，實踐證明該系統(tǒng)用戶體驗好，隨著各大供應(yīng)商技術(shù)配套日趨成熟，未來可以在更多車型推廣應(yīng)用。