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

汽車零部件在設計開發過程中，會經歷零件設計和制造、總成設計和裝配、整車設計和裝配等環節。

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

文中所述天窗是起翹、滑移式全景天窗，其運行姿態包括起翹、打開、關閉等。

1 基本性能

外形尺寸、質量、透光面積、遮光面積、打開行程、起翹高度、導風網姿態等是天窗的基本技術參數。

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

2 力學性能

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

當天窗處于任意狀態時，在上下方向，單次施加應力F4，或在關閉時多次循環施加應力F5，天窗不應產生功能失效。

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

3 熱學性能

3.1 高低溫交變

高低溫交變是在短時間內改變車輛使用環境中的溫度、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。

根據考察要求差異，可采用不同試驗標準(不同的溫、濕度條件及時間、循環次數)。

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、結構(多層簾布)等均對下垂度有重要影響。

3.3 低溫試驗

低溫試驗考核導風網彈簧力F7，可對導風網進行單邊冷凍試驗，完成后，不應出現無法彈起、姿態變化、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。總紅外線透射比(簡寫TIR)反映車內熱量的累積。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。

玻璃的上述技術參數在設計之初時應進行確定，厚度變化會對后續開發造成重大影響。

4.2 玻璃板頂出力

鋼化玻璃強度用頂出力F8來表達。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。根據相關標準要求[1-2]，鋼化玻璃破碎后，碎片數和形狀及大小不應超出要求。

4.3 國家認證

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

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(結構)、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：一直經受雨水浸淋或太陽光照射；部分經受雨水浸淋或太陽光照射；不經受雨水噴淋，只經受光線照射。

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數值小代表零件變色不明顯。

5 電學性能

電機基本性能參數包括：環境溫度、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]。聯動程序可以用來規范玻璃板和遮陽簾運行時的位置關系。

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 空氣動力學性能

當車輛運行、天窗關閉時，需評估天窗與車身密封條的密封狀態，防止出現異響、噪聲等問題。

當車輛運行、打開天窗時，導風網結構、彈力、氣流方向，對是否造成氣流異響、噪聲等問題[7]產生影響。部分車輛流經導風網的氣流會與乘客艙發生共振，增大風噪影響[8]。

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

7 水管理性能

水密性用于評價導軌和排水槽搭接處采用膠粘結后是否會出現滲漏情況。

導軌濕區儲水量、排水口直徑、排除阻塞物質能力等是天窗排水性能的重要技術參數。

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，雨水進入車輛內部的可能性。

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容。

8 耐久性能

耐久試驗是在短時間內加速天窗使用、評價其壽命的試驗。

天窗單次運行循環的重要技術參數包括疲勞強度、運行周期和位置關系等。

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

整車耐久試驗時，運行次數等與單天窗試驗相同，但車輛會處于實車狀態并經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據，試驗有時需進行至系統功能失效。

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，其中重要的技術參數包括振幅、頻率、運行姿態時間分配等信息。

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，這是國家法規的強制要求[9]。

10.2 散發性能

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

一般用霧翳、氣味、甲醛/醛酮、總碳揮發等幾個方面來評價材料的散發性能。

霧翳是指非金屬材料中的揮發性化學物質揮發后，凝結在玻璃上并影響其可見度的現象，可采用揮發的質量來評價。

氣味是指有機物質散發出揮發性成分，按照標準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。

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

總碳揮發是指所有可能對車內空氣質量產生影響的有機揮發物質，可采用質量或體積濃度量化評價。

表1 天窗性能評價參數，內容和判定

續表1

散發性能測試應限定采樣日期及批次，部分零件由于豁免檢測原因，總成產品散發測試結果與散件相加的結果并不一致。

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 禁限用物質要求

汽車零部件禁限用物質是指不允許包含或者含量應該低于某一規定數值的指定物質，主要是鉛、汞、鎘、六價鉻化合物、多溴聯苯、多溴聯苯醚等。

產品禁限用物質評價時，應包含輔料，避免總成物質評價結果與散件結果存在差異。

11 結束語

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