汽車頂棚拉手設計

孫成武，陳林萍，劉婷婷，曹維福

（江淮汽車技術中心，安徽合肥230601）

汽車頂棚拉手設計

孫成武，陳林萍，劉婷婷，曹維福

（江淮汽車技術中心，安徽合肥230601）

介紹了汽車頂棚拉手的設計要求，如外觀、法規、人機工程等，并介紹了拉手的性能要求和試驗評價方法，指出安全是汽車設計的根本。

頂棚拉手；設計要求；性能；安全

0 引言

汽車頂棚輔助拉手是在汽車行駛時，為保證乘員身體平衡，而設置的抓扶裝置；一般布置在頂蓋側梁位置上，通過緊固件進行固定，有時因為其他需求，通過緊固件將其固定在與車身連接的支架上。作為車內乘客使用頻繁的功能件，還可以增設掛鉤或照明燈等小結構，實現功能多樣化。按照使用形式又可以將頂棚輔助拉手分為3種類型 （類型示例見圖1），分別是折疊式、固定式和伸縮式。輔助拉手常用成型材料為聚乙烯或聚丙烯，成型方式有低壓成型、擠出成型、注塑成型等［1］。文中主要介紹頂棚輔助拉手設計要求及性能。起泡、軟化、裂痕、雜點及閃光弧等缺陷。

針對帶堵蓋的拉手，除了需要考慮堵蓋安裝結構的可行性外，還應該對堵蓋與拉手本體的配合提出間隙面差的要求。如圖2所示，拉手本體與堵蓋間隙要求為0.1mm，面差要求為0，這種尺寸的配合在實物上可以給人良好的視覺效果。

1 頂棚輔助拉手的設計要求

1.1 外觀要求

頂棚輔助拉手作為車內主要的功能件，其外觀效果對整車內飾而言同樣重要，外觀不僅指拉手本身的外觀，還有拉手與周邊件的安裝配合外觀效果及拉手處周邊件的型面外觀效果等。

1.1.1 拉手外觀

產品總成表面應無毛刺、尖角、熔接痕，無變色、污染、

1.1.2 拉手與頂棚配合外觀

拉手是通過螺釘固定在車身鈑金或是鈑金支架上的，而拉手安裝底座是與頂棚過孔配合的，為了保證配合處的外觀，設置拉手底座與頂棚配合合理的搭接量與間隙值，以保證拉手底座與頂棚配合不露間隙 （如果露間隙，頂棚切邊將外露，外觀較差）；同時設置合理的壓縮量 （一般大于0，小于等于面料層厚度），保證配合處頂棚不塌陷也不會因為壓縮量過大導致頂棚被壓變形而造成外觀不良。具體配合示意見圖3（某成熟成型的拉手與頂棚配合）。

1.2 法規要求

隨著汽車工業的發展，使用者對汽車內飾提出越來越高的要求。內飾件除了需要滿足普通的阻燃性和氣味性要求，還需要滿足近年來全球非常關注的汽車有毒有害物質和VOC的要求。

1.2.1 阻燃性

GB 8410-2006汽車內飾材料的燃燒特性標準中規定了汽車駕駛室和座艙內飾材料水平燃燒特性的技術要求和試驗方法，針對內飾零件，燃燒速率要小于100mm／min。而GB 7258-2012機動車安全運動條件標準中又規定了客車內飾材料的燃燒速度應小于等于70mm／min［2］。頂棚拉手產品總成所用的材料應滿足以上兩個國家標準的要求。

1.2.2 氣味性

QB／T 2725-2005皮革氣味的測定標準中規定了皮革氣味測試的試驗方法和評判等級，頂棚拉手產品總成應滿足此標準中1級的要求，即沒有引人注意的氣味。

1.2.3 內部凸出物

GB 11552-2009乘用車內部凸出物標準中規定頂棚拉手的表面邊緣曲率半徑應不小于3.2mm。

1.2.4 有毒有害物質

汽車內飾零部件材料中的有毒有害物質直接關系著汽車用戶的人身安全，目前有毒有害物質檢測已經被各大主機廠作為必檢項目，從而從源頭上避免有毒有害物質對用戶的影響［4］。一般對材料中的鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯及多溴二苯醚的含量有嚴格的限制，具體要求見表1，頂棚拉手產品總成應滿足表1中規定的有毒有害物質限值要求。

表1 有毒有害物質限值

1.2.5 VOC含量

車內低劣的空氣質量嚴重威脅著人們的健康，研究發現，車內的空氣污染程度有時會高于車外的10倍。GB／T 27630乘用車內空氣質量評價指南標準［5］的實施，使汽車生產企業更加關注汽車內飾零部件的選材和制造工藝過程，同時也更加重視車內空氣質量問題。

GB／T 27630對整車內飾空氣中VOC含量提出了要求，但未給出內飾單個零部件的具體標準，各大主機廠通過不斷的測試分析將整車的要求分解到單個零部件，從而形成企業的標準。頂棚拉手產品總成在原料和工藝過程應該對可能造成VOC超標的物質進行嚴格的控制。

1.3 人機工程

頂棚拉手作為車內使用比較頻繁的功能件，它對整車人機工程影響較大，如果拉手的人機工程不滿足要求便會引起客戶的抱怨，影響整車的口碑。拉手的人機工程設計主要包括拉手的布置和拉手的操作。

1.3.1 布置

拉手的布置即拉手中心與整車R點的相對位置，乘客在使用拉手時手臂的舒適性反映在小臂與大臂的夾角以及大臂與肩膀的夾角，兩個夾角又是由拉手中心與整車R點的相對位置所決定，一般的拉手布置推薦位置如圖4所示。

前座：位于H點后10mm至H點前110mm（或至A柱）的區域之內，后座：位于H點前140mm至H點前300mm（或至B柱）的區域之內，兩個夾角在一定的范圍內才能滿足乘客舒適性要求。

1.3.2 操作

（1）操作空間

50%假人手掌寬度為85mm，而為了更大范圍地滿足要求，一般將拉手握手長度推薦尺寸定義為100mm，如圖5所示。

乘客在使用拉手時，如果手背與頂棚接觸甚至是擠壓，則會給乘客帶來極度不舒適感，為了避免這種現象，一般推薦拉手的使用空間在35mm以上，如圖6所示。

（2）操作力

操作力是針對折疊式拉手和伸縮式拉手，在使用這兩種拉手時需將其由原始狀態操作至使用狀態，在這過程中所需要的力即為操作力，一般的操作力要求為 （10±5）N（無阻尼拉手）和（3±1.5）N（帶阻尼拉手）。

操作力測試方法如下：將把手在平穩的底面上以25°螺釘安裝角 （針對垂直方向）進行安裝，針對折疊式把手，用拉力計沿著把手本體內邊緣的法向進行運動，測量把手操作力的大??；針對伸縮式把手，用拉力計沿著把手本體上邊緣的法向進行運動，測量把手操作力的大小。

拉力計作用點均為把手本體中心，操作力測試方向見圖7。

（3）回位時間

回位時間要求僅針對折疊式頂棚拉手，指折疊式拉手在不受外力的作用下由使用狀態恢復至原始狀態的時間。折疊式拉手的回位時間由內部的回位機構控制，溫度對回位機構的影響較明顯，因此一般對不同溫度下的回位時間有不同的要求，具體見表2。

表2 折疊扶手不同溫度下的回位時間

2 性能

為保證汽車頂棚拉手的正常使用，需對其一些性能提出嚴格要求，影響拉手使用的性能包括操作耐久、耐濫用、耐光色牢度、摩擦色牢度、耐沖擊。

2.1 操作耐久

汽車頂棚拉手被乘客使用的頻率較高，因此其操作耐久性能非常重要。為檢測拉手操作耐久性能一般進行操作耐久試驗［6］，具體試驗方法如下：將把手在平穩的底面上以25°螺釘安裝角 （針對垂直方向）進行安裝，在把手中間寬度80mm區域內，施加z向350N負載，23℃下進行6000次，80℃下進行1000次，－20℃下進行1000次。每次負載作用時間10s，卸載回位 （針對折疊式及伸縮式把手）5s后進行下一次試驗。每經過1000次循環后都要對把手進行外觀、常溫下操作力檢測 （針對折疊把手還需要增加不同溫度下的回位時間檢測）。

試驗后要求拉手無松動、斷裂及影響功能性的障礙，在開啟、回位過程及使用中不應有異響，操作力和回位時間仍在要求范圍內。

2.2 耐濫用

汽車頂棚拉手的承重性影響著乘客的安全，為了滿足絕大多數人群的使用，一般要求拉手必須能夠滿足1000N的靜態承重。由于一些原因 （如路況較差、乘客的主觀喜好等），易造成拉手被過分使用，因此需要拉手具有較好的耐濫用性能，檢測拉手的耐濫用性能試驗方法如下：將把手在平穩的底面上以25°螺釘安裝角 （針對垂直方向）進行安裝，在把手中間寬度80mm區域內，先施加z向1000N負載，時間最少20s；再施加與z軸成＋／－30°的方向上各500N負載，時間最少20s。兩階段試驗速度均為100mm／min。

試驗后要求拉手無松動、斷裂及影響功能性的障礙，在開啟、回位過程及使用中不應有異響，操作力和回位時間仍在要求范圍內。

2.3 色牢度

作為內飾件，其顏色和皮紋在定義之初是經過造型設計人員的充分考慮，汽車頂棚拉手在長期使用過程中如果發生顏色變化將對內飾整體外觀有著較大的影響，一般引起內飾件顏色變化有兩個因素，即光照和摩擦。

（1）耐光色牢度

汽車頂棚拉手雖然不會像儀表臺那樣長期受光照直射，但在汽車長期使用過程中也會經常被陽光照射，所以拉手應具有良好的耐光色牢度。耐光色牢度一般通過光照試驗進行評價，試驗方法如下：將產品置于氙光儀中，光照要求：黑色標準溫度（100±3）℃；試樣室溫度（65±3）℃；試樣室相對空氣濕度（20±10）%；照射強度（420nm）1.2W／m2，一般達到以下照射量，視為一次光照周期，如Ci4000型氙光儀照射量為280kJ／m2（420nm）。

經過5個光照周期后，要求目視拉手無變色、粉化、開裂，按GB 250標準鑒定灰色標度等級，灰色標度不小于4級［7］。

（2）耐摩擦色牢度

在汽車使用過程中，頂棚拉手易與乘客的衣服、飾件等產生摩擦，為保證在長期的摩擦下拉手顏色不發生明顯變化，需要拉手具有較好的耐摩擦色牢度。耐摩擦色牢度檢測方法一般參考GB 3920［8］，利用摩擦織物，通過沾色試驗儀對產品表面進行50次的摩擦，目測判定［4］。允許拉手有微小的光澤變化（指用沾濕的抹布也不能清除的痕跡），允許摩擦織物上稍許沾色，灰色標度不小于 （3～4）級。

2.4 耐沖擊

對于一些營運汽車，行駛過程中車內運載的貨物會與汽車內飾板、座椅、頂棚、頂棚拉手等內飾件發生碰撞，碰撞后內飾件應保證外觀和正常使用。檢測頂棚拉手的耐沖擊性一般采用不同溫度下的落球試驗，試驗方法如下：隨機挑選量產狀態的把手分為3組 （每組3個），按表3中試驗方法先進行存放試驗，各分組存放試驗完成后分別將把手在平穩的底面上以25°螺釘安裝角（針對垂直方向）進行安裝，用直徑為（50.0±0.5）mm、質量為（500±5）g的鋼球，從400mm高度垂直落下沖擊零件表面。落球試驗結束后產品不能出現斷裂、裂縫或有可見壓痕，室溫回暖后也不能出現裂紋或其他損害。

表3 不同溫度下存放試驗

3 總結

隨著汽車技術的迅猛發展，人們越來越關注汽車的安全性，從碰撞保護到有毒有害物質再到現在全球都在研究的車內VOC，表明人們在要求汽車具有較好的外觀和正常使用性能外，安全才是人們最關注的問題，同樣安全問題也是汽車設計研發的根本。

文中從外觀、使用、安全3個方面對汽車頂棚拉手提出了設計要求，希望文中的研究能為汽車設計人員提供一定的指導作用。

【1】泛亞內飾教材編寫組.汽車內飾設計概論［M］.北京：人民交通出版社，2012：133－134.

【2】公安部道路交通管理標準化技術委員會.GB 7258-2012機動車運行安全技術條件［S］.北京：中國標準出版社，2012：31.

【3】全國汽車標準化技術委員會.GB 11552-2009乘用車內部凸出物［S］.北京：中國標準出版社，2009：1－5.

【4】王亮，黃江玲，劉丹丹.汽車內飾零部件及其材料VOC含量分析的采樣方法［J］.汽車工藝與材料，2012（12）：12－17.

【5】環境保護部.GB／T 27630-2011乘用車內空氣質量評價指南［S］.北京：中國標準出版社，2011：1.

【6】胡化宇，何淑珍，吳樂平.車門內開把手設計［J］.輕型汽車技術，2013，7（8）：28－31.

【7】全國紡織品標準化技術委員會基礎分會.GB／T 250-2008紡織品：色牢度試驗：評定變色用灰色樣卡［S］.北京：中國標準出版社，2008：1－2.

【8】全國紡織品標準化技術委員會基礎分會.GB／T 3920-2008紡織品：色牢度試驗：耐摩擦色牢度［S］.北京：中國標準出版社，2008：1－3.

Design of Roof Handle Grip in Automobile

SUN Chengwu，CHEN Linping，LIU Tingting，CAOWeifu
（Technical Center，Jianghuai Automotive Co.，Ltd.，Hefei Anhui230601，China）

The properties of automobile roof handle grip，the way of test evaluating，and the design demands of automobile roof handle grip，such as style，code，ergonomics，were introduced.That the security was essential in automobile design was indicated.

Roof handle grip；Design demand；Properties；Security

2014－01－10

孫成武（1987—），男，工學碩士，工程師，研究方向是汽車內飾結構設計。E-mail：ai041031＠163.com。