全景天窗外形結(jié)構(gòu)匹配及平順度問題分析

劉國權(quán)

北京奔馳汽車有限公司，中國·北京 100176

1 引言

全景天窗匹配在汽車頂部，不僅在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上有控制玻璃開啟的功能性要求，還要對天窗的外形結(jié)構(gòu)有特殊要求，以保證天窗代替汽車鋼板結(jié)構(gòu)車頂[1]后，不會(huì)產(chǎn)生風(fēng)噪問題。論文主要針對奔馳P4 車型汽車風(fēng)噪噪音[2]影響因素之一的天窗平順度問題進(jìn)行討論，簡要闡述汽車天窗外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及平順度問題的分析。

2 全景天窗外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了降低汽車風(fēng)噪水平，當(dāng)今汽車車身設(shè)計(jì)制造都是以流線型[3]結(jié)構(gòu)為主的，設(shè)計(jì)的車速越高，在車身型式上體現(xiàn)的越明顯。例如，如跑車，流線型線條非常明顯。下文是以奔馳P4 車型(圖1)為例，對全景天窗平順度與風(fēng)噪關(guān)系進(jìn)行分析。

圖1 全景天窗在奔馳P4 車上的位置

全景天窗在汽車車頂系統(tǒng)中起著關(guān)鍵性的作用，整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要遵從一定的原則，主要目的就是降低風(fēng)阻，從而降低汽車風(fēng)噪。安裝于車頂?shù)娜疤齑巴庑蚊媸怯扇齻€(gè)玻璃型式拼接而成的，幾個(gè)面連接處不可能做成100%平順的，會(huì)有過渡區(qū)域。如果過度區(qū)域設(shè)計(jì)的前低后高，當(dāng)汽車行駛時(shí)，迎面吹來的風(fēng)直接撞擊器壁后從而產(chǎn)生風(fēng)噪（圖2）。如果過度區(qū)域設(shè)計(jì)為前高后低，風(fēng)能平穩(wěn)經(jīng)過器壁，不會(huì)產(chǎn)生風(fēng)噪?；诖朔治?，可以證實(shí)天窗基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則是汽車向前行駛的情況下，過渡區(qū)域結(jié)構(gòu)應(yīng)該是前高后低。

圖2 全景天窗不同結(jié)構(gòu)在迎風(fēng)面分析

查看奔馳P4 車型全景天窗，就是基于前高后低原則進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。前面玻璃比后面玻璃高出2mm-0mm。

3 全景天窗安裝

奔馳P4車型全景天窗在裝配前，車身上先放好定位工裝，主要限制天窗在X 向和Y 向的定位。天窗的安裝面是用固體膠粘結(jié)的。天窗四周涂上一圈膠后，然后通過安裝設(shè)備從上端直接按壓，裝配到車頂。整個(gè)安裝過程是由人工控制的半自動(dòng)化裝配（圖3）。

圖3 全景天窗半自動(dòng)化安裝

4 全景天窗平順度問題分析

全景天窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原則確定，那么是如何保證天窗的平順度的，需要進(jìn)一步探討。全景天窗裝到車頂，后期會(huì)對裝好的天窗進(jìn)行考核，涉及天窗上的平順度問題主要是三個(gè)區(qū)域問題（圖4）。

圖4 全景天窗安裝后涉及平順度區(qū)域

4.1 天窗蓋板到滑動(dòng)玻璃平順度問題

如圖4的A 區(qū)域，天窗前端的小蓋板與滑動(dòng)玻璃是供應(yīng)商匹配好供給奔馳公司的。如果有任何平順度問題，可能是產(chǎn)品尺寸或粘結(jié)工藝控制過程問題，與生產(chǎn)裝配沒關(guān)系，這里就不過多闡訴，主要針對圖4的B 區(qū)域和C 區(qū)域展開深入分析研究。

4.2 天窗滑動(dòng)玻璃到固定玻璃平順度問題

對于圖4B 區(qū)域的平順度問題，一般可以有三種影響因素，第一是全景天窗和車身制造尺寸問題，第二是安裝全景天窗的安裝設(shè)備問題，第三是生產(chǎn)工藝調(diào)整問題。

（1）從天窗和車身制造問題上說，任何一個(gè)汽車部件，如果尺寸控制不到位，不能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，就可能導(dǎo)致平順度問題。天窗尺寸問題，論證可以從天窗自身的尺寸測量來看，另外一種就是通過整車廠的標(biāo)準(zhǔn)白車身（Cubing）驗(yàn)證。在標(biāo)準(zhǔn)白車身上如果測量尺寸沒有問題，就可以證實(shí)天窗自身來件沒有問題。

（2）安裝設(shè)備問題，天窗是通過安裝設(shè)備上的真空吸盤來壓裝天窗的，天窗的前端滑動(dòng)玻璃和固定玻璃各自有不同的吸盤壓裝，當(dāng)天窗安裝設(shè)備壓力不足或過大時(shí)，都可能會(huì)導(dǎo)致平順度問題。

（3）工藝調(diào)整問題，為了適應(yīng)整車白車身車頂狀態(tài)，天窗設(shè)計(jì)考慮到車身可能帶來的不可控影響，天窗在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)了一個(gè)楔形塊（圖5），用于填補(bǔ)天窗與車身的間隙。

圖5 楔形塊位置

楔形塊在天窗左右各有一個(gè)，根據(jù)車身在此區(qū)域的高低，來調(diào)整楔形塊插入量。奔馳P4 車型在試裝時(shí)，曾遇到天窗B區(qū)域滑動(dòng)玻璃低于固定玻璃，平順度非常不好。通過天窗測量和設(shè)備調(diào)整等都沒有解決此問題，最后調(diào)整楔形塊的插入量，解決了此問題。原因是楔形塊在左右側(cè)分別在兩個(gè)工位推，不能很好地保證平順度問題，為了解決這個(gè)問題，建議左右側(cè)用同樣尺寸的斷差尺卡板來測量，左右測進(jìn)給量相同，保證天窗平順度一致。

4.3 天窗固定玻璃到車頂平順度問題

天窗的固定玻璃與車身后車頂?shù)钠巾樁葐栴}，一般由兩個(gè)影響因素，尺寸問題和天窗安裝設(shè)備問題。此處平順度情況是基于天窗和車頂?shù)腪 向定位而定的。全景天窗的滑動(dòng)玻璃和固定玻璃在四個(gè)角上都有橡膠支撐塊，用于天窗的Z 向裝配定位。同樣尺寸問題可以在標(biāo)準(zhǔn)車身（Cubing）上進(jìn)行驗(yàn)證。如果天窗尺寸在合理的公差范圍內(nèi)，要考慮設(shè)備對其整個(gè)裝配的影響。通過調(diào)整設(shè)備的壓力，來保證天窗與車身的平順度。奔馳P4 車型在第一次小批量試裝過程中曾出現(xiàn)的問題就是天窗模塊M2 低于車頂，為了解決平順度問題，在第二次小批量試裝前，通過加大設(shè)備壓力，保證了天窗的平順度。

5 結(jié)語

全景天窗外形結(jié)構(gòu)是依據(jù)降低汽車風(fēng)噪而設(shè)計(jì)開發(fā)的。文中闡述了其基本設(shè)計(jì)原理。以奔馳P4 車型分析為基礎(chǔ)，總結(jié)了全景天窗出現(xiàn)平順度問題的幾種基本情況，并對每種問題進(jìn)行了分析。為以后新車型或量產(chǎn)車型出現(xiàn)的平順度問題，提供了一條縝密的分析思路，提高了解決問題的工作效率。