汽车外开天窗的设计

道，具有体积小和结构简单的优点，可以倾斜爿 开一定角度，打开时是从倾斜位置平移向后滑剥 开口大小有限，风噪较大。 目前许多新型机械组结构，滑动总成仍为一 轨道，天窗玻璃板以和顶盖平行的方式打开，！ 好，但开口的大小有限。前侧导风板一般为网状： 料，尽管是外开的天窗，但也能有较低的风噪表王 在欧洲，还有很多全景天窗的车型，全景天５ 通的外开式天窗逐渐演变而来，全景天窗的机械：
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外开天窗的设计和内藏天窗的设计大同小异，其 中有一些一般性的设计原则、布置的典型断面及标准 法规要求是相通的，但是外开天窗在产品的开发过程 中，更要注意产品结构设计的加强和风噪控制策略的 合理制定，同时还要结合整车空间的实际情况和客户 的具体要求进行相应的调整和补充。
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噬阳板组合
螺钉调节时的安装空间。
２天窗设计的标准和法规
玻璃
２．１国家强制性标准
天窗在开发的过程中，必需满足国家强制性标准， 如：１）ＧＢ ９６５６－－２００３（（汽车用安全玻璃》；２）ＧＢ １ １５５１— ２００３（正面碰撞的驾驶员保护》；３）ＧＢ １１５５２－－２００９（（乘
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ｏｕｔｗａｒｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｕｎｒｏｏｆ ｗｉｌｌ ｂｅｃｏｍｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｔｒｅａｍ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｕｎｒｏｏｆ；Ｏｕｔｗａｒｄ ｏｐｅｎｉｎｇ；Ａｌｌ－ａｒｏｕｎｄ ｇｌａｚｉｎｇ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｓｕｎｒｏｏｆ；Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ｏｕｔｗａｒｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｕｎｒｏｏｆ，ｆｉｒｓｄｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｕｔｗａｒｄ ｏｐｅｎｉｎｇ ｓｕｎｒｏｏｆ，ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ
５２ｌ ２４ｌ ９６ｌ ６８ｌ ４００ １２０ ８４０ ５６０
缘的预留距离
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３．４洒水性要求 外开天窗的洒水性要求与内开天窗的相同，防水 性要求无水溢进内饰及非排水区域，需要保证从密封条 进入的水滴在汽车行驶过程中仍然能够滴在排水槽的 区域【１】。大多数的天窗排水槽设计以覆盖到水滴（１５± ５）。摆角区域为设计基础，校核洒水角度时，注意校核 每处引水滴下的边缘的水滴角度是否满足设计要求。 图５示出天窗防水性尺寸要求断面图。
同分为：普通外开天窗、全景外开天窗。普通外开式天
通常电动外开天窗和内藏天窗的结构大骛 略有不同的是天窗框架组合上的后排水槽为Ｉ 式。外开天窗一般结构组成，如图１所示。
窗在开启时，是在车顶外侧滑动。滑动总成为伸缩型轨
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万方数据
玻璃板总成
天窗安装时不仅要考虑与车身的定位和装配，还 要考虑天窗玻璃与顶盖的配合，天窗玻璃要预留玻璃
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Ｅ。批浅车工程师
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摘要：为更好地对汽车外开天窗进行设计，文章从外开天窗的基本结构和功能描述入手，采用基准断面分析的方法，阐 了天窗的开口确定、头部空间校核、密封和防水等关键设计要点，介绍了采用ＣＡＥ辅助分析提高结构设计可靠性的方爿
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ＣＡＥ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｏ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｔｏ
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空间。
１．４安装方式 天窗的安装方式有上装形式和下装形式。下装形 式天窗是在前风挡玻璃未安装之前，用移载机从前风 挡的开口送人顶盖下方，从底部安装到顶盖上，然后再 用螺钉连接到天窗加强板上，加强板和天窗之间有定 位控制以保证安装精度，装配方式示意图，如图２所 示。普通天窗和大部分全景天窗一般采用下装形式。这 是传统的安装方式，工艺简单。
在具体的开发设计当中，除了这些基本原则外，还要根据客户的特殊需求以及整车设计目标做具体的调整和补充。轻 化、多功能及全景的外开天窗设计将成为天窗研发的主流技术。 关键词：汽车天窗．夕ｈ开式；全景天窗；开口尺寸；结构设计要求 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｏｕｔｗａｒｄ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｓｕｎｒｏｏｆ
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ｏｐｅｎｉｎｇ；Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
ｄｅｓｉｇｎ
外开天窗是安装在汽车的车顶上，通过电机的驱 动将天窗玻璃起翘和打开，进行通风换气和采光散热 的装置。１０年以前外开天窗的设计技术比较落后，天窗 风噪大，外观粗糙，市场上应用较少。但是最近几年随 着天窗技术的不断进步，外开天窗从结构设计上加强 了对风噪的控制，外观设计也越来越美观。同时汽车行 业也正向节能减排和优化车内空间方向发展，外开天 窗由于节省头部空间，更多地被广大汽车公司采用，尤 其是外开全景天窗已经变成汽车销售的一大亮点。
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பைடு நூலகம்
景天窗。轻量化、多功能及全景的外开天窗设计将成为 天窗研发的主流技术，作为整车的魅力质量吸引更多
的客户目光。
参考文献
［１】谭立国，张淑立．汽车天窗的设计阴．当代汽车制造，２０１０（增刊）：
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３．５结构设计要求
１１４一１１７．
在确定了天窗的开口尺寸及天窗的空间布置完成
一般功能 一罐开启／长按天ｆ，ｔ１ 一键开启，一键关闭 防夹 遥控控制 旋钮开父ｆｔ意位胃定位 特殊功能 高速行驶时依据车速自动蒯整起翘高度 慢启动、关闭 音蛙随人窗Ｊｒ肩 根据车内空气质量自动启动天窗 熄火、ｆ Ｊ锁、高速及下雨ｆ｛动火｜－ｊｊ
天窗产品在确定形式项目期间，必须满足所有销 售地区的当前和未来的法规和安全的要求，以保证符 合整车的形式认证，代表性的国外法规有： １）７４／６０／ＥＥＣ《内饰安装件的变更》；２）７４／４８３／ＥＥＣ 《内饰安装件的变更》；３）ＦＭＶＳＳ３０２《可燃性》；４） ＦＭＶＳＳ２０４（（玻璃材料》；５）ＦＭＶＳＳｌ １８《电动车窗系统》； ６）ＥＣＥ４３（（玻璃》；７）ＥＣＥ２６．０１《外部弹出装置》。
结合以上的要素，再考虑与周边零件的间隙，就可 以确定天窗的开口尺寸和布置位置。 ３．２头部空间的校核 天窗进行整体布置时，必须对头部空间进行校核， 确保满足整车对头部空间的要求，图３示出天窗头部 空间校核示意图。不同的厂家对头部空间的要求不尽 相同，但一般都确保天窗的下部与顶棚间隙（ｂ）预留
ｂ安装示意罔 ５—８
用车内部凸出物》；４）ＧＢ １１５６６－－２００９《轿车外部凸出 物》；５）ＧＢ ８４１０－－＇－２００６（（汽车内饰材料的燃烧特陛》。
２．２国外法规
１．３功能 电动外开天窗通常带有一般功能，考虑到国内外 市场和高级车型的要求，在天窗的设计中通常还带有 一些特殊功能，这些功能需要与车速信号及雨量传感 器等整车控制模块相匹配。具体功能，如表１所示。
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４结论
不断加强系列产品数据库的建立，是展开平台化 设计来达到缩短开发周期、降低成本以及持续改进的 基础。同时，还要开拓视野，关注市场上新型外开天窗 的机械组结构形式，相关新技术的应用情况，把握天窗 未来的发展趋势，如外开的大玻璃的半全景和外开全
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ｍｍ，天窗的下部到９９％的头部位置间隙（口）预留
一２５—
在１６ ｍｍ以上。
万方数据
ＦＯＣＵＳ
２０１ ４年５月 后，可以参考同类车型，进行细部的结构设计。进行结
构设计时，需要考虑产品的工艺性、可装配陛以及自身
的强度和刚度。 产品设计时一定要确保产品的成型性。天窗的塑 料件，如前横梁、挡风板及后排水槽等窄长的零件，设 计时必须考虑材料的变形和翘曲，合理布置结构和加 强筋。尤其是前横梁属于结构件，一般用玻璃增强的材 ３．３密封要求 天窗玻璃板密封条与车身顶盖翻边为过盈配合， 以保证良好的密封性能。天窗密封面必须避开顶盖翻 边处的焊点，以保证天窗密封条和车身顶盖的配合有 合理的过盈量，一般过盈量控制在１．２—１．８ ｆｉｌｍ。顶盖 天窗开口前部的翻边焊点的位置布置在下部，这样可 以避开密封条的运动区域，以防长期的摩擦运动对密 封条造成磨损。顶盖翻边的焊点位置要满足焊钳的空 间，图４示出车身天窗开口前翻边的焊点位置。 料，这类零件的长宽收缩比不同，要配合产品进行模流 分析，保证产品成型后的尺寸合理和弧度一致性。 产品设计时，主要对天窗系统刚度试验的重点项 目做ＣＡＥ模拟分析；对天窗总成做静态强度分析和模 态分析。强度分析用来优化设计，图６示出天窗有限元 分析位移图。模态分析用于避开整车存在共振。通过分 析，可以直观地了解到结构设计的符合性，从而合理地 设计零件结构和控制零件的质量。
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（收稿日期：２０１４—０２—１４）
万方数据
３天窗的设计要求
３．１开口尺寸的确定
天窗的开口尺寸取决于整车内部允许的布置空 间，并尽可能沿用成熟的天窗平台开口尺寸，以便能共 用部件，避免重新开发新平台所产生的费用和周期。天 窗开口尺寸的确定主要考虑３点。 １）确定天窗的宽度。天窗的宽度取决于顶棚前后 拉手位置侧凹后，所剩的空间，同时要考虑顶盖在冲压 天窗开口后侧边要保留必要的冲压宽度。 ２）确定天窗高度方向的可布置空间。天窗进行整 体布置时，必须对头部空间进行校核，确保满足整车前 排和后排乘客对头部空间的要求。外开天窗的厚度相 对内藏天窗较薄，对头部空间的布置比较有利。 ３）确定天窗开启后所允许的长度空间。前部要考 虑与顶灯和顶棚的间隙，后部要考虑顶棚预留的长度
１外开天窗简述
１．１类型
普通天窗略有不同，滑动机械组可以从前块玻璃
后块玻璃和车顶的密封条中间，玻璃板可以完兰 天窗的开启面积是可以达到普通外开天窗的１４（ 景天窗与普通天窗相比玻璃板面积和块数增加， 透光面积增大，这也是将来国内天窗的发展趋势。
１．２结构
外开天窗的类型有：手动外开天窗、电动普通外开 天窗及全景外开天窗。传统的手动外开天窗只有起翘 功能，不含排水系统，外观普通，因此只用于较为低端 的车型、改装车市场和公交车型。目前大多数车型使用 的都是电动天窗。电动天窗按照玻璃打开方式方向不