全景天窗外形结构匹配及平顺度问题分析

2020-12-22刘国权

工程技术与管理 2020年13期

刘国权

北京奔驰汽车有限公司，中国·北京 100176

1 引言

全景天窗匹配在汽车顶部，不仅在内部结构上有控制玻璃开启的功能性要求，还要对天窗的外形结构有特殊要求，以保证天窗代替汽车钢板结构车顶[1]后，不会产生风噪问题。论文主要针对奔驰P4 车型汽车风噪噪音[2]影响因素之一的天窗平顺度问题进行讨论，简要阐述汽车天窗外形结构设计及平顺度问题的分析。

2 全景天窗外形结构设计

为了降低汽车风噪水平，当今汽车车身设计制造都是以流线型[3]结构为主的，设计的车速越高，在车身型式上体现的越明显。例如，如跑车，流线型线条非常明显。下文是以奔驰P4 车型(图1)为例，对全景天窗平顺度与风噪关系进行分析。

图1 全景天窗在奔驰P4 车上的位置

全景天窗在汽车车顶系统中起着关键性的作用，整体的结构设计需要遵从一定的原则，主要目的就是降低风阻，从而降低汽车风噪。安装于车顶的全景天窗外形面是由三个玻璃型式拼接而成的，几个面连接处不可能做成100%平顺的，会有过渡区域。如果过度区域设计的前低后高，当汽车行驶时，迎面吹来的风直接撞击器壁后从而产生风噪（图2）。如果过度区域设计为前高后低，风能平稳经过器壁，不会产生风噪。基于此分析，可以证实天窗基本结构设计原则是汽车向前行驶的情况下，过渡区域结构应该是前高后低。

图2 全景天窗不同结构在迎风面分析

查看奔驰P4 车型全景天窗，就是基于前高后低原则进行的结构设计。前面玻璃比后面玻璃高出2mm-0mm。

3 全景天窗安装

奔驰P4车型全景天窗在装配前，车身上先放好定位工装，主要限制天窗在X 向和Y 向的定位。天窗的安装面是用固体胶粘结的。天窗四周涂上一圈胶后，然后通过安装设备从上端直接按压，装配到车顶。整个安装过程是由人工控制的半自动化装配（图3）。

图3 全景天窗半自动化安装

4 全景天窗平顺度问题分析

全景天窗结构设计基本原则确定，那么是如何保证天窗的平顺度的，需要进一步探讨。全景天窗装到车顶，后期会对装好的天窗进行考核，涉及天窗上的平顺度问题主要是三个区域问题（图4）。

图4 全景天窗安装后涉及平顺度区域

4.1 天窗盖板到滑动玻璃平顺度问题

如图4的A 区域，天窗前端的小盖板与滑动玻璃是供应商匹配好供给奔驰公司的。如果有任何平顺度问题，可能是产品尺寸或粘结工艺控制过程问题，与生产装配没关系，这里就不过多阐诉，主要针对图4的B 区域和C 区域展开深入分析研究。

4.2 天窗滑动玻璃到固定玻璃平顺度问题

对于图4B 区域的平顺度问题，一般可以有三种影响因素，第一是全景天窗和车身制造尺寸问题，第二是安装全景天窗的安装设备问题，第三是生产工艺调整问题。

（1）从天窗和车身制造问题上说，任何一个汽车部件，如果尺寸控制不到位，不能达到设计标准要求，就可能导致平顺度问题。天窗尺寸问题，论证可以从天窗自身的尺寸测量来看，另外一种就是通过整车厂的标准白车身（Cubing）验证。在标准白车身上如果测量尺寸没有问题，就可以证实天窗自身来件没有问题。

（2）安装设备问题，天窗是通过安装设备上的真空吸盘来压装天窗的，天窗的前端滑动玻璃和固定玻璃各自有不同的吸盘压装，当天窗安装设备压力不足或过大时，都可能会导致平顺度问题。

（3）工艺调整问题，为了适应整车白车身车顶状态，天窗设计考虑到车身可能带来的不可控影响，天窗在设计过程中设计了一个楔形块（图5），用于填补天窗与车身的间隙。

图5 楔形块位置

楔形块在天窗左右各有一个，根据车身在此区域的高低，来调整楔形块插入量。奔驰P4 车型在试装时，曾遇到天窗B区域滑动玻璃低于固定玻璃，平顺度非常不好。通过天窗测量和设备调整等都没有解决此问题，最后调整楔形块的插入量，解决了此问题。原因是楔形块在左右侧分别在两个工位推，不能很好地保证平顺度问题，为了解决这个问题，建议左右侧用同样尺寸的断差尺卡板来测量，左右测进给量相同，保证天窗平顺度一致。

4.3 天窗固定玻璃到车顶平顺度问题

天窗的固定玻璃与车身后车顶的平顺度问题，一般由两个影响因素，尺寸问题和天窗安装设备问题。此处平顺度情况是基于天窗和车顶的Z 向定位而定的。全景天窗的滑动玻璃和固定玻璃在四个角上都有橡胶支撑块，用于天窗的Z 向装配定位。同样尺寸问题可以在标准车身（Cubing）上进行验证。如果天窗尺寸在合理的公差范围内，要考虑设备对其整个装配的影响。通过调整设备的压力，来保证天窗与车身的平顺度。奔驰P4 车型在第一次小批量试装过程中曾出现的问题就是天窗模块M2 低于车顶，为了解决平顺度问题，在第二次小批量试装前，通过加大设备压力，保证了天窗的平顺度。