浅析K型隐藏式把手受力件材料应用及DV测试

朱建秋 沈颂阳

（上海霍富汽车锁具有限公司，上海200444）

1 前言

对于目前中国汽车市场而言，最为时新外饰件莫过于旋转式、隐藏式车门把手，具有外形新颖、开门方式创新、汽车行驶过程中降低油耗等诸多特性。但在4S 店实际使用和走访中也听到该类把手断裂、折断等诸多失效问题，以及因该类问题导致钣金的塑性变形[1]，进而引发客户对该类把手投诉和抱怨。

以K 型隐藏式外开门把手为载体，对相关主要受力件材料选用及相关应用性能进行分析，并通过DV 试验对总成零件进行测试研究。

2 K型隐藏式把手机械部分设计原理

K型隐藏式车门把手机械开启结构主要是包括3 大零件：卷簧、锌合金配重机构、手柄本体。其手动开门顺序为，先按下外表面把手尾端，通过把手柄转轴，使得手握柄区域打开一定开启角度，手伸入该区域以达到打开车门功能。隐藏式门把手复位是通过锌合金配重机构内卷簧变形恢复，从而带动锌合金配重机构绕轴回转，继而使把手复位。

3 K型隐藏式把手主要受力件材料特性情况

K 型隐藏式把手受力件主要有3 个，一是把手基座，二是把手下壳体，三是拉线摇杆。在实际选择材料时，考虑到受力件、材料的可实用性等诸多条件，因而选用PBT-GF30（聚对苯二甲酸丁二醇酯+30%玻纤）、PA6-GF50(尼龙6+50%玻纤）和(PA66+PA6I/6T)-GF60（尼龙66+尼龙6I/6T+60%玻纤）作为材料首选项，进行材料测试。

3.1 隐藏式把手基座材料应用

把手基座选用材料为PBT-GF30（聚对苯二甲酸丁二醇酯+30%玻纤）。经检验部门出具PBT D221GF30 BLACK（聚对苯二甲酸丁二醇酯+30%玻纤+黑色）样件报告，如表1 所示。

该材料弯曲强度达到了186 MPa，其耐热性佳，热变形温度可达208 ℃以上，具有良好表面性能，成型性优良，热稳定性好，简支梁缺口冲击强度性能较好，适用于受力件冲击工况。

3.2 隐藏式把手本体材料应用

隐藏式把手本体，选用材料为PA6-GF50（尼龙6+50%玻纤）。经检测认证，其结果如表2所示。

表1 PBT D221GF30 BLACK样件实验分析

表2 PA6-GF50(尼龙6+50%玻纤）样件实验分

对于该材料，其在高温下保持有较高弯曲强度，其结果为335 MPa；简支梁缺口冲击强度性能良好，适用于受冲击力件场合。良好的抗化学性，注塑成型表面品质良好，容易加工且成本低。

3.3 隐藏式把手拉线摇杆材料应用

隐藏式把手拉线摇杆，选用材料为(PA66+PA6I/6T)-GF60（尼龙66+尼龙6I/6T+60%玻纤），样件名为Grivory GV-6H black 9915（玻璃纤维增强之热塑性塑胶，黑色），样件颜色为Schwarz/Black（黑色/黑色），样件提供商为EMS-Chemie(Deutsch⁃land)，性能如表3 所示。

该材料具有较高抗拉伸能力，可以达到258 MPa，其热变形温度较高，在普通的高温实验中尺寸稳定性高。

表3 (PA66+PA6I/6T)-GF60（尼龙66+尼龙6I/6T+60%玻纤）样件实验分析

4 DV试验研究情况

K 型隐藏式把手数据设计通过评审后，需进行模具制造、零件装配和DV 试验。

DV 试验主要是软模阶段对隐藏式把手总成进行相关测试，本次主要介绍其中7 项把手强度性能测试。包含300 N 各向施力强度试验、1 000 N 外拉极限强度、开启角度解锁行程、55 000 次机械电子运动试验、喷淋破冰能力试验、落球撞击试验和总成零件防松试验等。这7 项试验是检验隐藏式把手机械的性能关键。

4.1 开启角度及解锁行程

隐藏式把手总成安装在门板工装上，通过接通电源将把手工作至预开启位置。使用角度表针规对把手外表面进行开启角度测量。图纸要求，把手预开启角度为（20±1）°，检验把手开启角度，主要是保证前后把手在整车装配后角度一致性，是外观设计要求。如图1 所示。

摇臂解锁行程是指摇臂在把手预开启时摇臂中心至拉线固定点之间的距离与把手最大开启时摇臂中心至拉线固定点之间的距离的差值，需要满足（17.2±0.2）mm，保证在13 mm 处解锁后仍有3～4 mm的打开余量，保证把手能够顺利打开车门。

图1 开启角度

4.2 300 N各向施力强度试验

当隐藏式把手打开至预开启位置时，将施力点加在距离把手转轴120 mm 处，分别施加F1、F2、F3各300 N 的力，检验把手强度，如图2、图3 所示。试验要求把手功能正常，把手无裂纹。

试验中分别准备3 件总成件，分别使用电开启达到预开启位置，放入台架测试，结果满足要求。

图2 把手试验施力点（1）

图3 把手试验施力点（2）

4.3 1 000 N外拉极限强度

模拟实车装配把手总成,拉手运行至最大开启位置时，在外拉手上距离转轴120 mm 的位置施加作用力F 到1 000 N 时保持5 s[2]。试验要求零件没有断裂，且能正常开闭把手,如图4 所示。

图4 把手最大开启强度试验施力点

该实验是模拟人或物在把手上施加近似100 kg力时的把手状态，要求把手不能有功能性失效。

4.4 55 000次机械电子运动试验

模拟实车装配外把手总成，在拉索连接点沿着拉索拉伸方向施加45 N 的常量负载，操作力为（50±5）N，频率为1 200～1 500 Hz，按照如下测试环境及先后顺序进行耐久测试：常温情况循环15 000次；高温循环7 500 次；常温循环10 000 次；低温循环7 500 次；常温循环15 000 次。

单次把手耐久循环过程定义如下：

a.接触开门传感器，执行器启动，把手弹出到预开启位置；

b.运行把手到最大位置，再施加45 N拉线配重；

c.执行器反转；

d.把手自由回位到初始位置。

测试要求实验后拉手无损坏，基本功能仍能满足且不可有类似吱嘎噪音。

该实验项目模拟汽车在使用10 年后，在各种环境条件下开关把手开关的总次数。

4.5 喷淋破冰能力试验

模拟实车装配把手总成，把手处于关闭位置，环境温度为4 ℃，以6 L/min 的速度，喷淋1.5 min后，作动把手2 个循环，再喷淋1.5 min，环境温度降到-15 ℃并静置2.5 h后进行破冰测试试验。该试验主要检测把手破冰力，在试验中电机依然能将把手运行至预开启位置，检测把手操作力，如图5所示。

图5 把手总成喷淋效果

该试验主要模拟在北方地区，环境温度较低且下雨的情况下，车身结起一定的薄冰，厚度为1～3 mm，把手需具备破冰且达到预开启位置的能力。

在实际检测中，还增加在-30 ℃的情况下，每隔20 min，在把手表面喷20 mL 水雾，总计3 次。把手表面结冰厚度约为1 cm，取出后通电执行把手预开启功能，结果达到预期。

4.6 落球撞击试验

如图6 中所示，在常温情况下，将外开把手手柄总成模拟实车状态固定后，用质量为3.5 kg 的钢球从距外手柄1.5 m 的高度自由落下，正面撞击在外开手柄上，在冲击1 次后对外开手柄进行检查。要求总成不得有功能失效。

图6 落球试验效果

该试验主要是模拟异物撞击时把手的抗冲击能力以及整体的力学性能。

4.7 总成零件防松试验

外开手柄总成模拟实车状态固定后，在室温条件下对其进行振动测试，在上下及左右方向上各做2 h。振动条件：扫频范围为20～50 Hz；振幅为±2 mm，加速度为35 m/s2。要求总成各零件不得有影响功能失效或破坏。

该试验意在模拟把手在实车安装后，在颠簸行驶中对把手3 个锁紧螺栓的锁紧扭矩的监控，以及对把手中相应的电子电器元件的抗震性能的检测。

4.8 DV试验小结

上述7 项试验中每1 项都经过3 件以上各方向把手总成测试，测试均合格。

5 结束语

经过DV 试验中一系列机械结构试验，证实该材料结构方案可以消除把手折断和断裂问题。随着汽车设计水平与生产工艺的不断提升，汽车的门把手也在不断改进，隐藏式把手也将会逐渐成为汽车把手中的主流。