天窗機械機構運行異響問題研究

陳健

（上海恩坦華汽車部件有限公司，上海 201805）

天窗機械機構運行異響問題研究

陳健

（上海恩坦華汽車部件有限公司，上海 201805）

對天窗在起翹、打開及運行過程中，由于機械結構運行產生的異響進行分析，查找根本原因，然后提出解決方案，并對改進后的結果進行驗證，避免后續項目在開發過程中出現同樣的問題。

天窗；異響；機械結構

引言

天窗的發展趨勢：隨著中國汽車工業的快速發展，汽車方面的先進技術也在不斷的被引入國內，尤其是近些年來消費市場對天窗的關注程度不斷在提升，據有關媒體的調查分析，針對中國2000多名消費者，分布10個城市，涵蓋一、二、三線城市，著重研究了消費者對天窗的態度和使用狀況，對天窗的需求類型以及感知價值，同時也了解了天窗對消費者購車意愿的影響。以下是人們對天窗的看法：1）認為天窗比較重要及以上的用戶占比為47%；2）高達94%現有車主未來換車會選擇天窗；3）天窗的安全和性能最受關注［1］。

中國現配置有天窗的車型達到50%以上，大眾［2］，通用等合資品牌所生產車型的天窗配置比為60%左右，高端車企這一比例高達100%，未來天窗將在中低端車型普及。

天窗的定義及功能：汽車天窗是指安裝于汽車頂部，主體材料為玻璃的車身部件，并且該部件有一部分能夠由于電機驅動并通過傳動機構將天窗沿滑槽內前后移動，傾斜啟閉，且能按照要求停留在任意位置。

天窗的異響形式：根據各主機廠裝配及消費市場反饋的信息，天窗的異響主要分兩大類，一類天窗在運行過程中與車體之間碰撞產生的異響，表現為前排水槽上的電機在啟停切換產生的抖動撞擊車頂；另一類是天窗運行時機械組件滑塊與導軌之間摩擦產生的異響，因此，從提高汽車天窗質量和客戶滿意度的角度出發，必須消除運行的異響。

1　產生異響的原因分析

全景天窗只要由玻璃板、導軌、前后框架、簾布以及機械組件等零件構成，當天窗打開或關閉時，電機輸出扭矩給機械組件，由機械組件帶動玻璃在導軌內做水平運動；隨著玻璃打開程度的不同，機械組件會有起翹，打開，閉合三種不同的狀態，從而實現不同的功能，關閉狀態的機械組件，7個零件完全收縮在一起。

當天窗處于完全關閉狀態時，機械組件的滑靴進入導軌后端蓋內，左右后端蓋有少量分開，導致滑靴能在后端蓋內晃動，就發出碰撞式得當當異響，到導軌前端，如圖1所示。

圖1　導軌后端蓋結構

可以看出造成異響的原因不是零件本身或者制造工藝，而是由于這種設計結構，隨著天窗的開啟關閉，機械組與后端蓋之間的接觸碰撞，導致后端蓋的間隙會越來越大，異響聲會不斷出現。

天窗起翹打開后進入正常運行過程，這時機械組件負重前玻璃，在導軌表面做平滑勻速運動，機械組件運行的過程中相對導軌會產生滑動摩擦力。為了保證機械組件能夠平穩運行，需在導軌內涂入適量的專用潤滑油，但是如果導軌表面粗糙度和前玻璃重量都很大，雖然在油漬的作用下滑動摩擦力相對變小，但不能完全消除由于零件本身所產生的誤差。隨著機械組件運行次數的增加，滑動摩擦力會越來越大，這樣機械組件在運行過程中會與導軌產生吱吱的異響聲。

如圖2機械組在運行時的電波圖，可以看出，在電波放大區域，機械組阻力變大并發出吱吱異響聲，對該區域導軌進行斷面切割，做金相分析，如圖3，可以看出導軌表面凹凸不平，裂紋粗大，初步可以判斷導軌表面陽極氧化處理沒有滿足要求。

圖2　機械組件在導軌內運行聲波示意圖

圖3　導軌表面處理后金相分析

2　消除異響的措施

圖4　開啟異響-導軌前斷后端蓋的改進

在裝配過程中發現，隨著機械組滑靴與后端蓋碰撞，導致滑靴有松動跡象，所以針對這個問題，對后端蓋從設計上做如下改善（如圖5所示）：1）左右端蓋之間卡接點采用卡扣的方式，相互鎖住。2）然后在用螺栓固定，將Y向限位。

圖5　后端蓋卡接方式的改善

通過以上方案的實施，機械組滑靴進入導軌后端蓋后實施有效的限位，經過裝出和振動實驗，后端蓋都未出現松動跡象，由于松動引起的碰撞異響聲也消失。

在設計上考慮到機械組件之間可能會產生異響，所以機械組件全部采用包塑的方式，經過驗證，機械組件的裝配符合要求，本身不產生異響。

根據設計要求，在導軌鋁型材的表面做陽極氧化，涂層厚度（12±5）μm ，目的是降低機械組件運行過程中的滑摩擦力。

首先對導軌毛坯件進行分析，測試5組導軌10個區域表面粗糙度，發現差異不大和非常穩定，可以判斷，毛坯件本身不是產生異響源的因素。

其次對陽極氧化分析，陽極氧化的目的是以鋁或鋁合金制品為陽極，置于電解質溶液中進行通電處理，利用電解作用使其表面形成氧化鋁薄膜的過程， 稱為鋁及鋁合金的陽極氧化處理。經過陽極氧化處理，鋁表面能生成幾個微米——幾百個微米的氧化膜。比起鋁合金的天然氧化膜，其耐蝕性、耐磨性和裝飾性都有明顯的改善和提高。

經過對陽極氧化的工藝及供應商進行考評，即配方的調整，并不能改變導軌氧化后表面的效果，根據與供應商的交流，發現氧化的涂層越薄反而會放大毛坯件本身缺陷。所以經過內部討論和分析，提高氧化的涂層應該可以改變導軌表面質量，經過多論驗證，將涂層厚度鎖定在（17±5）μm，最后裝配驗證如圖6，聲波穩定，金相表面平整，紋理均布，發現滑摩擦力減小；通過測力計手動拉動機械組在導軌內滑動，噪音消除，工藝變更后的導軌經過鹽霧、冷凝水試驗，都符合客戶要求。

圖6　聲波和金相測試圖

部分車輛異響聲音比較大，經檢查發現導軌內灰塵多且未使用正確油漬如圖7，按照設計要求（包括：用量，噴涂區域，油漬的選型），對問題車輛進行清洗，使用正確油脂，發現有改善且異響也會消失。加強4S店對售后天窗的維護保養，指導4S店應使用導軌潤滑專用油脂和專門的涂油工具定期對天窗進行保養，并將其寫入WPI或者售后維保手冊。

圖7　導軌內灰塵及油漬

3　結語

本文只是從機械機構造成的異響進行分析，從以上內容可以看出，影響異響的主要原因在于設計本身，所以通過后續的一些列的改進，能夠消除異響。本次改進僅針對零件本身出發，零件的概念和結構未發生根本性變化，所以后續項目開發中，將這些經驗寫入潛在失效模式分析報告，不斷指導新項目開發并從概念上進行優化，從根本上杜絕這些問題，才能不斷地開發出符合客戶要求的產品，提高產品市場競爭力。

［1］金婉如.基于UG的汽車天窗設計和開發［D］.黑龍江：哈爾濱理工大學，2005.

［2］李祎鋆.基于Labview的汽車天窗在線異響檢測系統開發［D］.上海：上海交通大學，2012.

（編輯：劉楠）

Researches on Mechanical Operating Noise of Sunroof

Chen Jian
（Inteva Automotive Parts Co.，Ltd.，Shanghai 201805）

This paper analyzed the abnormal noise due to the mechanical structure in the process of warping， opening and running. It is found that the root causes， propose solutions， and the results improved verified to avoid follow-up project in the development process the same problem.

sunroof； abnormal sound； mechanical structure

TM315

A

2095-0748（2016）15-0051-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.15.22

2016-06-23

陳?。?983—），男，陜西咸陽人，本科，中級注冊質量工程師，研究方向：新產品開發及質量改善。