汽车横拉式车门外手柄设计

杨如明

（中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司）

随着汽车技术的发展和人们生活水平的提高，客户对整车的开关性能要求也越来越高。一旦车门在客户使用过程中无法正常打开与关闭，不仅会影响客户的驾驶体验，而且会给产品以及品牌形象带来不可预期的负面影响，所以用于开启车门的外手柄就显得尤为重要。目前外手柄设计一般都是由主机厂提出要求，供应商进行相关的设计工作，但这种形式对主机厂的技术积累及前期设计问题的规避无法提供有效的支持，而且每个供应商的设计理念和生产过程都不一样，无法保证产品的一致性。因此，文章在总结了多个车型车门外手柄设计经验的基础上，通过对标及实例分析对车门外手柄的设计过程进行了较为系统的阐述，以得出影响横拉式外手柄功能的关键因素，使主机厂能够最大限度地保证外手柄设计过程中的一致性。

1 横拉式外手柄结构

车门外手柄按开启方式可分为两大类[1]：

1）横拉式：横拉式外手柄具有结构可靠、开启力直接作用于锁机构的特点。其强度很好，静拉力可达到1 000 N，已成为大多数车型的首选，如图1 所示。以某款车型为例，横拉式外手柄的总成结构，如图2 所示[2]；外手柄拉手总成又可进一步分解，用以装配无钥匙进入天线，如图3 所示。

图1 汽车横拉式车门外手柄

图2 某车型外手柄总成爆炸图

图3 某车型外手柄拉手总成爆炸图

2）上掀式：这种类型的把手与车身曲面匹配良好，风阻小，但由于受力件一般为塑料材质的薄壁结构，所以强度较差，静拉力强度为600 N。

2 前期分析

进行外手柄设计，首先是根据外手柄CAS（Concept A Surface，汽车初步造型面）进行前期分析。此阶段需要根据外手柄CAS 分析其在车身上的位置是否合理，分析CAS 的出模情况，校核手柄的操作空间是否足够，目的是在造型阶段就确保手柄结构设计的边界条件达到比较理想的状态，这样能大大降低造型锁定后结构设计的难度。

2.1 外手柄位置校核

外手柄位置可分为在车门上的位置及在整车上的高度2 个方面。

外手柄在整车上的高度影响人机方便性，太高或太低都不方便乘员打开车门。该高度一般由整车进行把控，文章也对标了一些车型作为参考（实车测量，与真实值存在一定偏差），如表1 所示。从表1 可以看出，大部分车型外手柄高度在810～990 mm。

表1 汽车外手柄高度实车对标 mm

外手柄在车门上的位置如果确定得不合理，乘员在开关车门时就有可能被车门刮伤脸部。经相关计算，对于大多数车型，从外手柄中心到车门窗框的距离（D）小于等于244 mm 可视为满足要求，如图4 所示。

图4 外手柄中心到车门窗框距离示意图

2.2 操作空间分析

除了手柄在车身上的位置，对手柄与车门装配后自身的操作空间也是有要求的。图5 示出过外手柄中心的截面图。通过对标，图5 a 中X 值一般在100 mm，最小不能小于80 mm；Y 值最小为26 mm；图5b 中Z 值需大于80 mm。

图5 过外手柄中心的截面图

2.3 造型面出模情况分析

确定了手柄的位置和操作空间后，还要根据最新的造型面分析出模的情况。一般外手柄无皮纹要求，拔模斜度在3°以上即可满足出模要求。图6 示出汽车外手柄拔模分析显示界面，粉色为拔模斜度大于3°的区域，此区域的边界如能很好地隐藏分模线，则证明CAS满足出模要求，否则需要反馈造型师调整CAS。

图6 汽车外手柄拔模分析显示界面

2.4 外凸分析

为满足外凸法规，还需要进行外手柄的外凸分析。《GB 11566—2009 汽车外部凸出物》要求车门外手柄的凸出高度不应超过40 mm，分析方法为：直径100 mm的圆沿外板滚过外手柄表面，通过首末圆心做一条直线，从距该直线最远的圆心点向该直线引垂线，垂线段的长度即为外手柄的凸出高度[3]。如图7 所示，该车型按此种方法得出的高度值为33.7 mm，满足要求。

图7 横拉式车门外手柄外凸校核

前期分析满足后，即可进行外手柄的结构设计。

3 结构设计

3.1 外开连接形式

外手柄的功能是实现车门的外部开启，外手柄与锁体之间可通过拉杆或拉丝连接，采用何种形式的连接与锁体和手柄的相对布置位置有关，一般以拉杆连接居多。布置时需考虑空间和碰撞因素，拉丝连接对碰撞有利，拉杆连接则需要进行更深入的确认，包括CAE分析和碰撞试验。

左前外手柄还需要进行锁芯拉杆的布置。锁芯与锁体的连接分为拉杆和直插式，也与锁体和手柄的相对布置位置有关，同样需考虑碰撞因素。图8 示出锁芯直插式和外开拉丝连接，图9 示出拉杆连接。

图8 车门左前外手柄锁芯直插式及外开拉丝连接

图9 车门左前外手柄锁芯拉杆式及外开拉杆式

3.2 行程和力值匹配

确定了拉杆或拉丝连接方式后，即开始进行行程和力值的分析。外手柄的行程需根据锁体的行程确定，其行程应大于锁体的有效开启行程，小于锁体的最大行程。一般情况下，外手柄行程在16～22 mm，开启角度在6～10°。外手柄扭簧力值则是根据整个车门系统的开启力值（锁体外开启力、胶条反力等）确定，一般初始设定应在35 N 左右，最终需保证整个车门系统的开启力在65 N 左右（不同级别车型的要求可能不同）。图10示出某款锁体行程值，表2 示出各车型外开力值实测对标，其中，中控处于开锁状态，力值测量位置为距转轴140 mm。

图10 某款车门锁开启行程尺寸示意图

表2 各车型外手柄外开力值对标

3.3 转轴位置验证

手柄行程和力值确定后，就要初步确定外手柄转轴，对转轴位置进行验证，并根据分析结果进行调整，保证行程和力值都处在合理的区间。这个过程一般需要重复多次。横拉式外手柄有拉手柄本体旋转轴及配重块旋转轴2 个转轴。外手柄工作时，先拉动外手柄本体使其绕轴旋转，再由拉手柄本体带动配重块旋转，二者需相互协调，如图11 所示。

图11 车门外手柄旋转示意图

3.4 详细结构设计

以上3 项工作完成后，主机厂的设计工作就告一段落，一般这个阶段供应商已经定标完成，接下来会将分析结果与外手柄供应商共享，由供应商进行详细的结构设计。

4 结论

文章通过梳理车门外手柄的设计流程，主要研究了横拉式外手柄设计中需考虑的关键要素，尤其提出了行程匹配与开启力值对外手柄操作舒适性的影响，从而更加完善了横拉式外手柄的设计理论，希望能为外手柄的设计提供参考。