滑移门水晶发光把手的结构设计及控制

摘 要：滑移门内把手是滑移门系统中一个重要的零部件，主要实现手动、电动开闭滑移门的功能，作为车门上的安全部件其需要兼顾把手自己的机械强度以及发生碰撞时的耐惯性要求。但传统滑移门把手设计过于单调，缺乏亮点，在目前国产汽车逐步走向高端国际化的背景下，对汽车内饰的多样化智能化提出了更多的需求，所以需结合使用场景进行开发创新。本文主要阐述了一种全新滑移门水晶发光把手在设计开发过程中，如何考虑水晶发光把手的空间结构设计，把手机械强度，耐惯性、双色注塑成型工艺以及子零件装配定位、异响防范等设计要点，给其他汽车工程师在开发类式创新型产品时提供了一种思路和参考，最后给出其重要作用和意义。

关键词：滑移门水晶发光把手 结构设计 机械强度 耐惯性 双色注塑 装配定位

0 引言

汽车滑移门水晶发光把手是操纵滑移门实现解闭锁开关门的零部件，当汽车发生碰撞时即能防止车门由于碰撞变形或者惯性加速度导致车门被打开，当碰撞结束后滑门把手的机械强度能承受500N拉力将车门打开，把手无断裂。在日常使用时发光把手可以作为车内迎宾灯、氛围灯、阅读灯来使用，丰富了车辆的使用场景，同时发光把手还可以通过语音、车机大屏进行控制和亮度调节，很好的展示了现代汽车的智能化娱乐化功能、工业设计与艺术结合，打造移动家居氛围的用车体验，展示了汽车企业不断追求创新的精神，以及对汽车、生活、艺术融合的一种造车理念。

1 滑移门发光把手原理

滑移门水晶发光把手主要根据汽车造型设计，将发光把手的水晶面盖（PC材料）和手柄骨架（PC+ABS材料）通过双色注塑连接起来，实现把手的主体结构效果即表面具备水晶效果，同时手柄又能兼顾机械强度，通过调节手柄骨架材料中PC材料的占比，可以优化把手面盖与骨架双色注塑部分的连接强度。然后通过在把手内部植入LED灯组，灯组表面再增加一个表面雾化的散光板来提升散光的均匀性和发光效果。发光把手整体通过ECU控制器的PWM供电电压的调节实现对发光把手亮度的调节，通过采用三基色灯珠结合逻辑控制组合实现不同颜色氛围灯的车内效果营造，从而展示移动智能的家居氛围用车体验。（图1）

2 滑移门水晶发光把手设计

滑移门水晶发光把手设计主要把握以下要点：

2.1 水晶发光把手的整体设计

根据把手造型特点以及色彩皮纹定义，将水晶发光把手进行样件边界划分，然后层层分解确定子零件的初步结构和零件数量（图2）。设计主要遵循由外而内的设计原则，优先根据发光把手的体积大小以及与周边零部件的配合关系，结合发光把手的造型效果及灯光颜色、亮度来选定LED灯珠的规格以及布置数量，然后设定灯珠PCB的尺寸大小。把手散光板基于PCB板的尺寸设计卡槽结构和配合尺寸，对PCB板灯组进行固定。散光板则基于水晶把手造型CAS面进行仿型设计。手柄本体则基于造型CAS面结合面盖（透明PC）和骨架（PC+ABS）的双色注塑工艺要求进行设计，最终实现发光把手水晶质感及灯光点亮的整体造型效果，发光把手上下通过两装饰面盖扣合以及激光焊接工艺完成整个发光把手总成的设计。

2.2 水晶发光把手的强度

水晶发光把手由于是滑移门系统中实现手动、电动开闭滑门的操纵机构，作为车门上的高频次使用的安全部件，同时需应对车辆发生意外碰撞车门变形卡住的特殊情况，通过强行拉把手将车门机械打开，所以把手需满足500N的抗拉强度要求。在造型空间约束的条件下，我们通过采用互嵌的断面（图3）结构设计优化了把手搭接面的受力情况，以及通过调整手柄骨架中PC材料的占比，优化把手面盖与骨架连接处材料的粘接力，结合现代CAE强度分析手段最终实现了发光把手（图4）的机械抗拉强度≥500N的目标。

2.3 水晶发光把手的耐惯性

把手的耐惯性属于汽车法规要求必须≥30g，不允许出现因把手耐惯性差导致车辆在急加速、急减速或者碰撞等特殊情况下，车门被惯性甩开从而危害车内乘客安全的事情发生。把手的耐惯性（图5）主要由把手的重量、重心、重心位置以及把手扭簧来决定，所以把手扭簧必须基于满足把手30g耐惯性的要求进行设计，即把手扭簧扭矩T=扭簧刚度K*扭簧夹角θ≥30g*把手重量M*把手重心力臂L。根据上述公式以及把手参数现状即可得出扭簧的最低扭矩目标。然后结合扭簧布置空间及周边卡接固定结构，通过不断调整扭簧线径、扭簧圈数、扭簧中径、扭簧材料、扭簧夹角等参数最终寻优出符合自身布置性能要求的扭簧参数和结构。

2.4 水晶发光把手的装配定位

发光把手内部零件多，为保证零件装配固定后实车在路试验证过程中无异响，把手子零件必须通过良好的尺寸约束和XYZ定位来保证装配可靠。在产品设计时发光把手的PCB板灯组通过散光板上的卡槽进行XYZ约束固定，组装成散光板组件后通过手柄本体上的滑槽进行组装实现XY向限位，通过手柄本体上Z向限位结构以及下盖板激光焊接进行Z向约束保证装配品质，从而实现发光把手主体结构的装配定位（图6），最终模具件通过振动台试验验证实际质量。

2.5 水晶发光把手的控制

ECU控制器通过PWM调节供电电压大小来实现对LED灯组亮度大小的调节，选用三基色LED灯珠后通过整车中控锁信号、车辆模式、语音、车机大屏开关信号等指令结合控制逻辑可实现迎宾、智能点亮、多种灯光颜色控制，营造车内更丰富多彩的氛围效果，实现移动智能家居氛围的用车体验。（图7）

3 总结

由于水晶发光把手属于跨界创新产品，需结合滑门把手的机械强度和灯饰的氛围营造两大特点，为国内首创设计，市场缺乏成熟的开发经验参考，本文通过上述开发内容的介绍，使我们详细的了解到发光把手的设计开发过程以及设计中需要注意的要点，促使大家在此方面进行积累和优化，为以后开发类似发光把手创新产品提供借鉴参考，使设计出来的产品具备卖点和附加值，且产品性能也可以得到有效保证，从而获得用户的喜爱和认可。

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