淺談軟頂敞篷車篷布系統的設計和開發

楊娟

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

隨著汽車市場的發展日益趨于年輕化，敞篷車一向以拉風炫酷、回頭率高的特質被大家熟知和追捧，在男性喜歡自由、女性喜歡浪漫的背景下，敞篷車滿足了這共同的愿望，使其更是成為熱血青年的追逐對象，因此敞篷車的發展勢頭不可阻擋。比起硬頂敞篷車，軟頂敞篷似乎更加符合我們對于敞篷車的期待，因為它們看起來“夠風騷”！軟頂敞篷車天生就被賦予了與眾不同的氣質，你在很遠的地方就能分辨出它們的身份。盡管它們生性風騷，但卻有著比傳統汽車或是硬頂敞篷車更加堅強的“骨骼”[1]。目前，敞篷車主要是豪華品牌進口車型，國產化敞篷車幾乎沒有，針對軟頂敞篷車篷布系統的設計與開發的研究基本也是空白，此文通過某一軟頂敞篷車型的設計與開發經驗，淺談軟頂敞篷車篷布系統的設計與開發要點。

1 篷布總成涉及法規要求

首先，為了滿足乘員的安全性，篷布的設計必須滿足GB 11552《乘用車內部凸出物》中頂蓋部分的要求和GB 8410《汽車內飾材料的燃燒特性》的要求。

2 篷布自身性能

軟頂敞篷車與傳統車對比，車頂篷布取代了頂蓋，而且車頂篷布需要隨機構骨架而運動，運動過程中，篷布需要反復折疊和張緊。因此，根據車頂篷布的實際使用場景，車頂篷布本身應具有一些基本性能要求。首先，外觀上，車頂篷布內外表面應能保持平整、無污漬、不變色，這就對篷布特性有如下方面的要求：篷布內層和外層編織結構、抗靜電、抗霉變、摩擦色牢度、耐日光色牢度和易清洗等。其次，功能上，車輛需要在不同天氣及其氣候情況下行駛，而且自身需要反復折疊和張緊，因此對防水性、耐寒性、經向和緯向拉伸性能、經向和緯向撕裂負荷、經向和緯向剝離負荷、耐折勞度、耐磨耗、耐候性等方面都要有要求。最后，用戶安全和環保角度上，需要考慮篷布的阻燃性、禁用物質要求、霧翳要求和氣味要求。

3 篷布支撐骨架布置要求

軟質件的張緊外觀基本由支撐骨架決定，軟頂敞篷車篷布的支撐骨架主要分布在敞篷機構上，因此篷布的張緊外觀主要取決于敞篷機構上支撐篷布的骨架布置。根據敞篷運動特性，篷布隨敞篷機構運動，主要為X 向和Z 向收縮與伸展，Y 向上與支撐骨架相對位置變化相對較小。因此篷布張緊狀態主要為X 向和Z 向張緊，Y 向相對上稍放松，因此要求運動機構上支撐篷布的所有骨架Y 向布置上呈一定規律，防止篷布Y 向局部過于張緊，即Y 向上的張緊強于X 向和Z 向，造成視覺上篷布對應位置Y 向最凸，X 向和Z向張不緊或者外觀凹陷，使得視覺上整體不美觀（如圖1 所示）。

圖1 篷布Y向過于張緊外觀

4 篷布造型面要求

篷布造型面主要有兩方面的要求，分別為制造工藝要求和篷布自身張緊特性要求。在制造工藝上，一整塊裁片無法實現整個軟頂的外觀，一般有2 種方式實現，一種是普遍方式：由3 塊裁片組成，車頂中間為一塊裁片，兩側面對稱各一塊裁片；另一種方式是：由4 塊裁片組成，整車頂部是一塊裁片，尾部延伸至兩側后部由3 張裁片組成，尾部一塊裁片，兩側后部對稱各一塊裁片，此種方式車頂整體感好，比較適用于車頂有特殊造型圖案設計的情況。在篷布自身張緊特性上，由于傳統車型車頂為硬頂，故車頂在縱向截面上可以為順滑的凸弧面；但是針對軟頂敞篷車，受篷布自身張緊特性限制，在車頂在縱向截面上，沒有骨架支撐位置的篷布造型面應為篷布極限張緊狀態，也就是篷布骨架支撐點間的直線連線，無法達到傳統車型的車頂對應的凸弧面狀態。

5 篷布總成的緊固方案

軟頂敞篷車篷布取代傳統車的車頂及B柱或C 柱位置，基本尺寸比較大，因此要求必須安裝牢固。車頂篷布總成的緊固主要分解為兩部分，首先車頂篷布總成與敞篷機構總成緊固，形成一個大總成（如圖2 所示），然后此大總成再與白車身緊固。

圖2 車頂篷布總成與敞篷機構總成安裝緊固后狀態

車頂篷布總成與敞篷機構總成緊固主要包含3 大部分，分別為前端、側部（左右兩側對稱）、中部緊固。前端緊固方式基本為：篷布前端與塑料支架縫紉緊固后，再套進敞篷機構頭擋板，最后塑料支架與頭擋板使用自攻螺釘緊固；側部緊固方式基本為：在整車B 或C 柱位置，敞篷機構提供篷布支撐支架，對應位置篷布與塑料支架縫紉緊固后，卡入篷布支撐支架，并使用鉚釘或螺釘緊固；在敞篷機構頭擋板后邊界與整車B 柱或C 柱間，篷布側部沒有支撐骨架，但也需張緊，一般采用鋼絲拉繩穿過篷布，通過鋼絲拉繩的張緊使得篷布張緊，鋼絲拉繩則緊固在敞篷機構頭擋板側邊界和篷布支撐支架上。中部緊固方式基本為：車頂篷布中部與所有敞篷機構張緊工間都要有緊固。首先篷布附件與篷布主體通過熱壓方式緊固，然后篷布附件包住敞篷機構張緊工，二者間用雙面膠帶預緊，再用塑料飾條夾緊篷布附件和敞篷機構張緊工，最后用自攻釘將三者緊固。

車頂篷布總成與車身緊固方式：在車頂篷布總成與敞篷機構總成完成緊固的基礎上，此大總成一起上白車身，首先敞篷機構與白車身使用螺栓緊固，然后車頂篷布尾部和側后下部與車身緊固，鋁支架作為二者間緊固的連接件，篷布末端通過縫紉塑料支架與鋁支架緊固，鋁支架再與車身使用螺栓緊固。

6 篷布運動性能要求

在篷布總成安裝緊固的基礎上，能夠保證篷布隨敞篷機構運動，但不能保證運動過程中存在的磨損或干涉現象，尤其是篷布折疊狀態。首先，敞篷運動過程中，所有與篷布接觸位置不允許存在尖銳邊界，如敞篷頂飾板、敞篷機構連桿飾板（如圖3 所示）、敞篷機構張緊弓，這些零件在敞篷運動過程中都會與篷布接觸，所有接觸位置都應盡可能導大圓。其次，篷布折疊狀態應與白車身上外水切無干涉現象，特別是后側圍與后車體轉角位置（如圖4 所示）。因此，設計時就要求敞篷運動包絡與外水切安全距離足夠。若僅外水切轉角位置存在干涉，可在篷布側面增加安裝點與機構連桿緊固，此安裝點在篷布張緊狀態時不起任何作用，僅在篷布折疊過程中起引導篷布折疊作用，使得篷布折疊軌跡可控，保證篷布折疊狀態與外水切不干涉。最后，敞篷運動過程中，不能與篷布末端鋁支架（如圖5 所示）干涉，這就要求設計時敞篷運動包絡與篷布鋁支架安全距離足夠。

圖3 篷布被對手件磨損狀態

圖4 篷布折疊后與外水切匹配狀態

圖5 篷布鋁支架裝車位置

7 篷布導水和排水性能要求

傳統車型車頂兩側的流水槽起導水和排水作用，再配合車身涂膠與涂裝涂膠，最終將水流排到車外。軟頂敞篷車使用篷布代替頂蓋，也應當考慮車頂如何導水和排水，及其分解到篷布系統上又如何實現導水和排水呢？對于篷布前部，其直接與裝配在白車身上的密封膠條搭接，設計狀態應保證篷布與膠條的重疊量足夠，以防止篷布前端漏水進入車內。對于篷布兩側部，為防止車頂水流直接排向門洞，雨天開車門進出時易被淋濕或水易流入車內，進而造成用戶抱怨，側窗玻璃上側對應的篷布應有導水作用。一般篷布側面包邊通過增加縫紉“V 型”膠條（如圖6 所示），使得大部分水流被導向至側窗玻璃兩側，避免全部水流直接流至門洞。對于篷布尾部和側窗玻璃后側部，首先篷布與白車身上裝配的外水切過盈搭接（如圖7 所示），設計狀態應保證二者間足夠的重疊量，使得大部分水被切入車外，少部分水流入篷布末端，篷布末端鋁支架正后視圖和正側視圖上自身帶足夠流水角度，通過篷布末端與鋁支架間的特殊密封方式，使得水流從鋁支架中間導向兩側，最終流入鋁支架末端對應的積水盒中，進而排出車外。

圖6 篷布側面包邊處“V型”膠條

圖7 篷布與外水切匹配狀態

8 結論

文章從正向開發角度，對軟頂敞篷車篷布系統開發過程中所涉及的法規要求、自身性能要求、支撐骨架布置要求、造型面要求、總成的緊固方案、運動性能要求、導水及排水性能進行系統的探討，而且已經在新車型開發過程中得到驗證，具有較高的參考價值，某種程度上也填補了國內軟頂敞篷車篷布系統的設計與開發的空白。