陳健

（上海恩坦華汽車部件有限公司，上海 201805）

天窗機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)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(duì)天窗在起翹、打開及運(yùn)行過程中，由于機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)行產(chǎn)生的異響進(jìn)行分析，查找根本原因，然后提出解決方案，并對(duì)改進(jìn)后的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，避免后續(xù)項(xiàng)目在開發(fā)過程中出現(xiàn)同樣的問題。

天窗；異響；機(jī)械結(jié)構(gòu)

引言

天窗的發(fā)展趨勢：隨著中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車方面的先進(jìn)技術(shù)也在不斷的被引入國內(nèi)，尤其是近些年來消費(fèi)市場對(duì)天窗的關(guān)注程度不斷在提升，據(jù)有關(guān)媒體的調(diào)查分析，針對(duì)中國2000多名消費(fèi)者，分布10個(gè)城市，涵蓋一、二、三線城市，著重研究了消費(fèi)者對(duì)天窗的態(tài)度和使用狀況，對(duì)天窗的需求類型以及感知價(jià)值，同時(shí)也了解了天窗對(duì)消費(fèi)者購車意愿的影響。以下是人們對(duì)天窗的看法：1）認(rèn)為天窗比較重要及以上的用戶占比為47%；2）高達(dá)94%現(xiàn)有車主未來換車會(huì)選擇天窗；3）天窗的安全和性能最受關(guān)注［1］。

中國現(xiàn)配置有天窗的車型達(dá)到50%以上，大眾［2］，通用等合資品牌所生產(chǎn)車型的天窗配置比為60%左右，高端車企這一比例高達(dá)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(jī)驅(qū)動(dòng)并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將天窗沿滑槽內(nèi)前后移動(dòng)，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(jù)各主機(jī)廠裝配及消費(fèi)市場反饋的信息，天窗的異響主要分兩大類，一類天窗在運(yùn)行過程中與車體之間碰撞產(chǎn)生的異響，表現(xiàn)為前排水槽上的電機(jī)在啟停切換產(chǎn)生的抖動(dòng)撞擊車頂；另一類是天窗運(yùn)行時(shí)機(jī)械組件滑塊與導(dǎo)軌之間摩擦產(chǎn)生的異響，因此，從提高汽車天窗質(zhì)量和客戶滿意度的角度出發(fā)，必須消除運(yùn)行的異響。

1　產(chǎn)生異響的原因分析

全景天窗只要由玻璃板、導(dǎo)軌、前后框架、簾布以及機(jī)械組件等零件構(gòu)成，當(dāng)天窗打開或關(guān)閉時(shí)，電機(jī)輸出扭矩給機(jī)械組件，由機(jī)械組件帶動(dòng)玻璃在導(dǎo)軌內(nèi)做水平運(yùn)動(dòng)；隨著玻璃打開程度的不同，機(jī)械組件會(huì)有起翹，打開，閉合三種不同的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)不同的功能，關(guān)閉狀態(tài)的機(jī)械組件，7個(gè)零件完全收縮在一起。

當(dāng)天窗處于完全關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，機(jī)械組件的滑靴進(jìn)入導(dǎo)軌后端蓋內(nèi)，左右后端蓋有少量分開，導(dǎo)致滑靴能在后端蓋內(nèi)晃動(dòng)，就發(fā)出碰撞式得當(dāng)當(dāng)異響，到導(dǎo)軌前端，如圖1所示。

圖1　導(dǎo)軌后端蓋結(jié)構(gòu)

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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，隨著天窗的開啟關(guān)閉，機(jī)械組與后端蓋之間的接觸碰撞，導(dǎo)致后端蓋的間隙會(huì)越來越大，異響聲會(huì)不斷出現(xiàn)。

天窗起翹打開后進(jìn)入正常運(yùn)行過程，這時(shí)機(jī)械組件負(fù)重前玻璃，在導(dǎo)軌表面做平滑勻速運(yùn)動(dòng)，機(jī)械組件運(yùn)行的過程中相對(duì)導(dǎo)軌會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力。為了保證機(jī)械組件能夠平穩(wěn)運(yùn)行，需在導(dǎo)軌內(nèi)涂入適量的專用潤滑油，但是如果導(dǎo)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(dòng)摩擦力相對(duì)變小，但不能完全消除由于零件本身所產(chǎn)生的誤差。隨著機(jī)械組件運(yùn)行次數(shù)的增加，滑動(dòng)摩擦力會(huì)越來越大，這樣機(jī)械組件在運(yùn)行過程中會(huì)與導(dǎo)軌產(chǎn)生吱吱的異響聲。

如圖2機(jī)械組在運(yùn)行時(shí)的電波圖，可以看出，在電波放大區(qū)域，機(jī)械組阻力變大并發(fā)出吱吱異響聲，對(duì)該區(qū)域?qū)к夁M(jìn)行斷面切割，做金相分析，如圖3，可以看出導(dǎo)軌表面凹凸不平，裂紋粗大，初步可以判斷導(dǎo)軌表面陽極氧化處理沒有滿足要求。

圖2　機(jī)械組件在導(dǎo)軌內(nèi)運(yùn)行聲波示意圖

圖3　導(dǎo)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(dǎo)軌前斷后端蓋的改進(jìn)

在裝配過程中發(fā)現(xiàn)，隨著機(jī)械組滑靴與后端蓋碰撞，導(dǎo)致滑靴有松動(dòng)跡象，所以針對(duì)這個(gè)問題，對(duì)后端蓋從設(shè)計(jì)上做如下改善（如圖5所示）：1）左右端蓋之間卡接點(diǎn)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(shí)施，機(jī)械組滑靴進(jìn)入導(dǎo)軌后端蓋后實(shí)施有效的限位，經(jīng)過裝出和振動(dòng)實(shí)驗(yàn)，后端蓋都未出現(xiàn)松動(dòng)跡象，由于松動(dòng)引起的碰撞異響聲也消失。

在設(shè)計(jì)上考慮到機(jī)械組件之間可能會(huì)產(chǎn)生異響，所以機(jī)械組件全部采用包塑的方式，經(jīng)過驗(yàn)證，機(jī)械組件的裝配符合要求，本身不產(chǎn)生異響。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在導(dǎo)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(jī)械組件運(yùn)行過程中的滑摩擦力。

首先對(duì)導(dǎo)軌毛坯件進(jìn)行分析，測試5組導(dǎo)軌10個(gè)區(qū)域表面粗糙度，發(fā)現(xiàn)差異不大和非常穩(wěn)定，可以判斷，毛坯件本身不是產(chǎn)生異響源的因素。

其次對(duì)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(zhì)溶液中進(jìn)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(jīng)過陽極氧化處理，鋁表面能生成幾個(gè)微米——幾百個(gè)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(jīng)過對(duì)陽極氧化的工藝及供應(yīng)商進(jìn)行考評(píng)，即配方的調(diào)整，并不能改變導(dǎo)軌氧化后表面的效果，根據(jù)與供應(yīng)商的交流，發(fā)現(xiàn)氧化的涂層越薄反而會(huì)放大毛坯件本身缺陷。所以經(jīng)過內(nèi)部討論和分析，提高氧化的涂層應(yīng)該可以改變導(dǎo)軌表面質(zhì)量，經(jīng)過多論驗(yàn)證，將涂層厚度鎖定在（17±5）μm，最后裝配驗(yàn)證如圖6，聲波穩(wěn)定，金相表面平整，紋理均布，發(fā)現(xiàn)滑摩擦力減??；通過測力計(jì)手動(dòng)拉動(dòng)機(jī)械組在導(dǎo)軌內(nèi)滑動(dòng)，噪音消除，工藝變更后的導(dǎo)軌經(jīng)過鹽霧、冷凝水試驗(yàn)，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(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌內(nèi)灰塵多且未使用正確油漬如圖7，按照設(shè)計(jì)要求（包括：用量，噴涂區(qū)域，油漬的選型），對(duì)問題車輛進(jìn)行清洗，使用正確油脂，發(fā)現(xiàn)有改善且異響也會(huì)消失。加強(qiáng)4S店對(duì)售后天窗的維護(hù)保養(yǎng)，指導(dǎo)4S店應(yīng)使用導(dǎo)軌潤滑專用油脂和專門的涂油工具定期對(duì)天窗進(jìn)行保養(yǎng)，并將其寫入WPI或者售后維保手冊。

圖7　導(dǎo)軌內(nèi)灰塵及油漬

3　結(jié)語

本文只是從機(jī)械機(jī)構(gòu)造成的異響進(jìn)行分析，從以上內(nèi)容可以看出，影響異響的主要原因在于設(shè)計(jì)本身，所以通過后續(xù)的一些列的改進(jìn)，能夠消除異響。本次改進(jìn)僅針對(duì)零件本身出發(fā)，零件的概念和結(jié)構(gòu)未發(fā)生根本性變化，所以后續(xù)項(xiàng)目開發(fā)中，將這些經(jīng)驗(yàn)寫入潛在失效模式分析報(bào)告，不斷指導(dǎo)新項(xiàng)目開發(fā)并從概念上進(jìn)行優(yōu)化，從根本上杜絕這些問題，才能不斷地開發(fā)出符合客戶要求的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品市場競爭力。

［1］金婉如.基于UG的汽車天窗設(shè)計(jì)和開發(fā)［D］.黑龍江：哈爾濱理工大學(xué)，2005.

［2］李祎鋆.基于Labview的汽車天窗在線異響檢測系統(tǒng)開發(fā)［D］.上海：上海交通大學(xué)，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(jí)注冊質(zhì)量工程師，研究方向：新產(chǎn)品開發(fā)及質(zhì)量改善。