固定式全景天窗结构设计的运用分析

固定式全景天窗结构设计的运用分析

发表时间：2017-12-15T15:01:53.047Z 来源：《建筑科技》2017年第13期作者：彭云龙

[导读] 本文就主要对汽车全景天窗的设计和运用进行了相关的探讨。

中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司天津 300462

摘要：近年来，我国汽车行业已经处于一个高速发展的阶段，尤其是私人乘用车。其快速发展的同时，人们对于车的质量和舒适度的要求也是越来越高了。比如车内空间、车窗视景、天窗视野等等。本文就主要对汽车全景天窗的设计和运用进行了相关的探讨。

关键词：固定式全景天窗；结构设计；玻璃设计；遮阳帘设计

一、全景天窗的概述

全景天窗主要分为可变的（可开启）全景天窗和固定式全景天窗，可开启全景天窗主要能够促进车内空气流通，为车主提供一个健康、舒适的乘驾车享受。可开启天窗因其可变动性，为摄影工作者提供了便利。全景天窗相对于普通天窗的优势而言，可以说是视野最好，人们直接坐在车里就可以观看过往的风景。因其占用面积大，尤其是将车的整个顶部设计为全景天窗的乘用车，其缺点也是相当突出的，比如：造价成本较高、落尘需要清理，否则影响视线；由于大面积采用玻璃，使得车身整体刚度下降，安全系数降低。但无论怎样，全景天窗超大视野的享受，还是受到众多消费者的青睐。

二、固定式全景天窗概念和发展

固定式天窗是目前车辆使用频率最高，使用范围最广的一种天窗设计模式。固定式全景天窗是使用大面积的玻璃代替车顶钣金，在玻璃下方，安装卷帘机构。其中玻璃通过粘接工艺固定在车身上，无法实现开启功能，本文重点介绍的一种结构设计和视野都不低于全景天窗模式的一种固定式天窗设计。同时其成本也是低于可变动的天窗设计的，同时也不存在天窗漏水的隐患，是目前造型的发展方向。这种设计模式同样可以提供超大视野，采光效果好，外观视觉效果也不错。[1]同时还省掉了天窗的电机、滑轨、挡风板、排水管等成本，相对开启式全景天窗可以降低1/3左右，因此在中低端车型上有很高的应用前景。

三、固定式天窗的结构设计

固定式天窗设计的主体包括玻璃部分的设计和遮阳帘的设计。

1、玻璃设计

玻璃的设计包括两个主要构造，即：玻璃的成型、玻璃与钣金的连接及匹配。[2]固定式全景天窗玻璃一般采用夹层玻璃，夹层玻璃相对于一般玻璃的安全性能更好，能够有效防止玻璃碎裂时碎片飞溅，对乘客安全起到很好的保护作用。玻璃的设计方案主要有灰色隐私玻璃搭配普通PVB，或者普通绿玻搭配灰色PVB。但目前国内由于灰色隐私玻璃制作工艺多，产量限制等原因，采购比较困难，所以我们可以更多的采用后者。

玻璃的成型方式主要有3种，分别为热强化、半钢化以及自重成型。

玻璃的表面应力水平直接关系到玻璃的强度和刚度，因此玻璃强度的关系为：半钢化>热强化>自重成型。我们研究了各项指标的系数，如表1所示。

表1：玻璃性能对比

综合比较，半钢化玻璃的各项性能指标最好，但是价格最高。热强化玻璃的性能次之，但价格适中，性价比最高，这种成型方式也是最常用的。几种不同的成型方式对玻璃的型面也有不同的要求，具体见表2。

表2：玻璃形面要求

确定好玻璃的成型方式后，需要设计玻璃与钣金的连接和匹配方式。连接方式与前风窗玻璃类似，通过在玻璃周边一圈涂PU胶，与钣金翻边连接，起到固定和密封的作用。玻璃外圈与钣金的匹配方式主要有3种类型：裸边、包边、粘贴密封条。

2、遮阳帘设计

遮阳帘设计可以根据安装方式分为分体式和一体式两种。分体式是指遮阳帘总成和玻璃总成为分开的模块，遮阳帘总成通过螺栓单独安装至车身钣金。这种方式安装灵活，遮阳帘总成可以从车内安装，可以使玻璃提供更多的透光区域。一体式是指将遮阳帘总成通过粘接或螺栓紧固到玻璃上，安装时整个总成从车顶向下安装。这种方式主机厂安装比较方便，节约工时。

遮阳帘总成一般由电机、后框架分总成、遮阳帘分总成、左右导轨、前横梁、蘑菇搭扣等组成。其中遮阳帘分总成主要由横梁、插片、挡片、弹簧钢带、定位块、轴和轴衬、帘布组成，后框架分总成主要由拉索、塑料管、金属管、框架等组成。

遮阳帘总成一般采用口字型框架，主要包含前横梁、后框架和左右导轨。前横梁一般为铁的，强度好，结构简单。后框架一般采用塑料材料，方便成型拉索安装结构，并且利于减重。左右导轨由于是等截面的，一般采用铝挤出，预弯成型，能兼顾强度和重量的需求。

分体式遮阳帘与车身安装的定位遵循一面两销的原则，两销一般在后框架和导轨上，对应车身上分别是一个圆孔和一个腰孔[1]。同时由于零件较大较重，在左右导轨上一般会再增加2个挂销做辅助安装。遮阳帘总成与车身通过10~12个螺栓连接，与顶棚通过蘑菇搭扣卡接。

四、固定式全景天窗的运用

随着消费者对于天窗的需求越来越凸显，尤其是全景天窗能够提供更宽阔的顶部视野和良好的采光，获得了更多消费者的青睐。但全景天窗的使用成本较高，因此要在节约成本的同时还能给消费者提高一个采光好、视野好、舒适度高的天窗模式，就只能大力推广固定式天窗设计模式。如现在市场上的标致2008、路虎极光等车型采用固定式全景天窗，均获得了良好的市场反馈，这也成为了一种造型趋势。

五、总结

本文主要介绍的就是关于固定式天窗的设计要点以及其使用功能。着重从玻璃和遮阳帘两个构造的设计进行介绍，分析了玻璃不同的成型方式、与钣金匹配方式的优劣，研究了遮阳帘的组成及结构设计，为后续的开发设计提供了选型参考，帮助设计者在功能性与经济型之间找到最合理的技术方案。

参考文献：

[1]汽车天窗设计及试验验证[J].刘燕霞.汽车与配件.2014(23)

[2]轿车天窗防夹分析与改进[J].陆敏恂,黄卓禹,杨言舟,周爱国,李晏.现代制造工程.2011(02)