全景天窗性能評價

張博榕

(上海恩坦華汽車部件有限公司，上海 201821)

0 引言

汽車零部件在設(shè)計開發(fā)過程中，會經(jīng)歷零件設(shè)計和制造、總成設(shè)計和裝配、整車設(shè)計和裝配等環(huán)節(jié)。

本文作者從基本性能及力、熱、光、電、空氣動力學(xué)、水管理、耐久、振動、材料等方面對全景天窗提出性能要求，以滿足匹配及設(shè)計開發(fā)要求。

文中所述天窗是起翹、滑移式全景天窗，其運行姿態(tài)包括起翹、打開、關(guān)閉等。

1 基本性能

外形尺寸、質(zhì)量、透光面積、遮光面積、打開行程、起翹高度、導(dǎo)風(fēng)網(wǎng)姿態(tài)等是天窗的基本技術(shù)參數(shù)。

天窗的定位及裝配方式、與車身密封條干涉狀態(tài)、與頂棚搭接方式是天窗的匹配技術(shù)參數(shù)。

2 力學(xué)性能

當(dāng)天窗起翹或打開時，需要測試機械組在上下、左右方向承受的力F1、F2，玻璃板亦應(yīng)能承受非正當(dāng)沖擊作用力F3(或堵轉(zhuǎn)力)。

當(dāng)天窗處于任意狀態(tài)時，在上下方向，單次施加應(yīng)力F4，或在關(guān)閉時多次循環(huán)施加應(yīng)力F5，天窗不應(yīng)產(chǎn)生功能失效。

當(dāng)天窗關(guān)閉時，為防止通過滑移非正當(dāng)打開天窗，需克服軟軸與電機齒輪間的鎖緊力， 但當(dāng)需要正當(dāng)打開時，該力值F6(或扭矩)不宜過大。

3 熱學(xué)性能

3.1 高低溫交變

高低溫交變是在短時間內(nèi)改變車輛使用環(huán)境中的溫度、濕度等因素，模擬晝夜及四季變換來評判全景天窗的功能和材料性能。

根據(jù)考察要求差異，可采用不同試驗標(biāo)準(zhǔn)(不同的溫、濕度條件及時間、循環(huán)次數(shù))。

3.2 高溫試驗

高溫試驗考核遮陽簾下垂度，不包含濕度影響。簾布紋理、結(jié)構(gòu)(多層簾布)等均對下垂度有重要影響。

3.3 低溫試驗

低溫試驗考核導(dǎo)風(fēng)網(wǎng)彈簧力F7，可對導(dǎo)風(fēng)網(wǎng)進行單邊冷凍試驗，完成后，不應(yīng)出現(xiàn)無法彈起、姿態(tài)變化、組件損壞等情況。

低溫下黏接膠失去活性，會造成天窗滲漏、密封性變差，或造成尺寸變化，增大運行阻力。

4 光學(xué)性能

4.1 玻璃板透光性能

天窗灰玻璃：透光率(或透射比,簡寫TL)能反映顏色，能量透射比(或叫熱量透射率，簡寫TE)簡單地反映隔熱性能。

總太陽能透射比(簡稱TTS)表示玻璃對熱能阻隔的綜合參數(shù)?？偧t外線透射比(簡寫TIR)反映車內(nèi)熱量的累積。紫外線透射比(簡寫Tuv)反映紫外線對人體皮膚或零件表面的損害情況。

玻璃的上述技術(shù)參數(shù)在設(shè)計之初時應(yīng)進行確定，厚度變化會對后續(xù)開發(fā)造成重大影響。

4.2 玻璃板頂出力

鋼化玻璃強度用頂出力F8來表達(dá)。單玻璃測試與天窗測試F8并不相同，前者單獨考察玻璃板強度，后者同步考察機械組強度。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求[1-2]，鋼化玻璃破碎后，碎片數(shù)和形狀及大小不應(yīng)超出要求。

4.3 國家認(rèn)證

玻璃板和遮陽簾等零件需要通過3C、E-Mark、DOT等國家強制認(rèn)證，滿足法規(guī)要求。

4.4 遮陽簾遮光性能

遮陽簾布分全遮光和半遮光兩種。全遮光簾布能完全遮蔽光線，半遮光簾布允許部分光線透入。其主要性能包括紋理、顏色、厚度(結(jié)構(gòu))、遮光度、下垂度等。

4.5 光照老化性能

按照在整車上的位置，零件可分為3類：一直經(jīng)受雨水浸淋或太陽光照射；部分經(jīng)受雨水浸淋或太陽光照射；不經(jīng)受雨水噴淋，只經(jīng)受光線照射。

光照老化性能按分類有不同要求，可采用不同光照輻射量或等量光源不同的時間來評價[3-4]。灰度等級高代表暴曬后零件變色不明顯。ΔE數(shù)值小代表零件變色不明顯。

5 電學(xué)性能

電機基本性能參數(shù)包括：環(huán)境溫度、運行速度、電壓、電流等。

電機防夾力F9是為汽車重要安全特性[5-6]。聯(lián)動程序可以用來規(guī)范玻璃板和遮陽簾運行時的位置關(guān)系。

為防止電機及控制器與周邊零件的電磁干擾，可對其進行EMC評價。

隨著新型電子元器件的發(fā)展，部分全景天窗逐步增加了語音和觸屏功能。

6 空氣動力學(xué)性能

當(dāng)車輛運行、天窗關(guān)閉時，需評估天窗與車身密封條的密封狀態(tài)，防止出現(xiàn)異響、噪聲等問題。

當(dāng)車輛運行、打開天窗時，導(dǎo)風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、彈力、氣流方向，對是否造成氣流異響、噪聲等問題[7]產(chǎn)生影響。部分車輛流經(jīng)導(dǎo)風(fēng)網(wǎng)的氣流會與乘客艙發(fā)生共振，增大風(fēng)噪影響[8]。

網(wǎng)孔形狀和分布密度、彈力F7以及彈起姿態(tài)等都會影響氣壓、氣流速度、聲壓強度等，是評定天窗性能的重要技術(shù)參數(shù)。

7 水管理性能

水密性用于評價導(dǎo)軌和排水槽搭接處采用膠粘結(jié)后是否會出現(xiàn)滲漏情況。

導(dǎo)軌濕區(qū)儲水量、排水口直徑、排除阻塞物質(zhì)能力等是天窗排水性能的重要技術(shù)參數(shù)。

天窗裝配后與車身密封條之間的干涉量能間接反映進入車輛內(nèi)部雨水量的大小。

雨淋試驗用于評價車輛在平放、傾斜等不同姿態(tài)，雨水進入車輛內(nèi)部的可能性。

高壓清洗可能會造成密封條脫落、天窗異響、螺釘扭矩衰減等問題，是天窗水管理的重要內(nèi)容。

8 耐久性能

耐久試驗是在短時間內(nèi)加速天窗使用、評價其壽命的試驗。

天窗單次運行循環(huán)的重要技術(shù)參數(shù)包括疲勞強度、運行周期和位置關(guān)系等。

天窗耐久試驗時，需按照設(shè)定的溫濕度及運行次數(shù)進行試驗。部分情況下，可在耐久試驗的過程中加入其他的試驗，如增加風(fēng)載、暴力操作F10、添加灰塵等。

整車耐久試驗時，運行次數(shù)等與單天窗試驗相同，但車輛會處于實車狀態(tài)并經(jīng)歷不同路況和使用工況。

試驗后可檢查遮陽簾下垂度，進行雨淋試驗，部分情況下可檢查玻璃板面差、間隙、異響等。

為取得天窗使用壽命極限數(shù)據(jù)，試驗有時需進行至系統(tǒng)功能失效。

9 振動性能

在進行天窗振動試驗時，需要按照要求的路譜信號進行試驗，其中重要的技術(shù)參數(shù)包括振幅、頻率、運行姿態(tài)時間分配等信息。

車輛路試時，可兼顧車身密封條的匹配情況，在密閉環(huán)境條件下評價共振、異響等方面問題。

試驗后，全景天窗沒有出現(xiàn)零件損壞、變形、異響、扭矩過度衰減等情況可視為符合要求。

10 材料性能

10.1 燃燒性能

全景天窗非金屬材料燃燒時，應(yīng)在遭遇明火時，不會燃燒或不會使火焰前端以一定的速度通過其表面，這是國家法規(guī)的強制要求[9]。

10.2 散發(fā)性能

乘客艙空氣質(zhì)量主要是評價揮發(fā)性物質(zhì)，包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等的散發(fā)情況，文獻[10]中對各種物質(zhì)的散發(fā)按照體積濃度提出了要求。

一般用霧翳、氣味、甲醛/醛酮、總碳揮發(fā)等幾個方面來評價材料的散發(fā)性能。

霧翳是指非金屬材料中的揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)揮發(fā)后，凝結(jié)在玻璃上并影響其可見度的現(xiàn)象，可采用揮發(fā)的質(zhì)量來評價。

氣味是指有機物質(zhì)散發(fā)出揮發(fā)性成分，按照標(biāo)準(zhǔn)用鼻子進行可辨別性的感官評價，可采用氣味等級進行量化表達(dá)。

甲醛或醛酮類物質(zhì)揮發(fā)后對乘客可能具有皮膚致敏、呼吸道刺激、基因毒性等作用，可采用質(zhì)量或者體積濃度評價。

總碳揮發(fā)是指所有可能對車內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響的有機揮發(fā)物質(zhì)，可采用質(zhì)量或體積濃度量化評價。

表1 天窗性能評價參數(shù)，內(nèi)容和判定

續(xù)表1

散發(fā)性能測試應(yīng)限定采樣日期及批次，部分零件由于豁免檢測原因，總成產(chǎn)品散發(fā)測試結(jié)果與散件相加的結(jié)果并不一致。

10.3 鹽霧腐蝕性能

全景天窗金屬材料鹽霧腐蝕性能一般采用中性鹽霧進行試驗[11]。

按使用環(huán)境零件可分為直接裸漏、可能會受到侵蝕和不會受到侵蝕等情況，針對不同情況，零件具有不同的耐腐蝕要求。

10.4 禁限用物質(zhì)要求

汽車零部件禁限用物質(zhì)是指不允許包含或者含量應(yīng)該低于某一規(guī)定數(shù)值的指定物質(zhì)，主要是鉛、汞、鎘、六價鉻化合物、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚等。

產(chǎn)品禁限用物質(zhì)評價時，應(yīng)包含輔料，避免總成物質(zhì)評價結(jié)果與散件結(jié)果存在差異。

11 結(jié)束語

以上列舉了全景天窗的部分性能參數(shù)，詳見匯總見表1, 可對汽車天窗匹配、設(shè)計和開發(fā)及試驗提供不同權(quán)重的參考。