摘 要：隨著新能源汽車的異軍突起，全景天幕作為高科技新技術(shù)給消費(fèi)者帶來全新的駕乘體驗，隨著全景天幕的普及，給汽車內(nèi)飾設(shè)計也提出新挑戰(zhàn)，與此相關(guān)的內(nèi)飾設(shè)計風(fēng)格與相關(guān)工藝也隨之發(fā)生變化，所以本文就此設(shè)計上的變化及創(chuàng)新提出一些新的思路供研究。在傳統(tǒng)汽車中，拉手是頂飾的重要組成部件，但在新能源汽車設(shè)計中，拉手逐漸被取消。本文以面料、玻纖、PU（polyurethane，聚氨基甲酸酯，后文簡稱為PU）層復(fù)合并用濕法工藝制成的頂棚為例介紹采用全景天幕乘用車頂棚內(nèi)飾無拉手設(shè)計方案的研究。

關(guān)鍵詞：全景天幕頂棚內(nèi)飾 拉手 新能源汽車 展開性能

1 引言

2020年10月20日，國務(wù)院印發(fā)“新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）”，提出了：到2025年，新能源汽車銷售達(dá)到汽車銷售總量20%；到2035年，純電動汽車成為汽車銷售主流的美好愿景。[1]該規(guī)劃提及國家把“碳達(dá)峰、碳中和”的雙碳政策寫入國家戰(zhàn)略，對國內(nèi)新能源汽車企業(yè)的發(fā)展起到了關(guān)鍵的助推作用。一時間，市場上出現(xiàn)了新能源汽車蓬勃發(fā)展的壯觀局面，大有趕超傳統(tǒng)燃油汽車的趨勢。

2 汽車頂棚內(nèi)飾簡介

傳統(tǒng)汽車的頂飾系統(tǒng)主要組成為頂棚、遮陽板、拉手等。隨著汽車市場發(fā)展。頂棚內(nèi)飾系統(tǒng)又分全頂頂棚、天窗頂棚、全景天幕頂棚等。

從材質(zhì)來看，頂棚分面料復(fù)合泡沫的軟頂，面料、玻纖、PU層復(fù)合的硬頂與面料復(fù)合注塑骨架的硬頂?shù)?。目前最常見的是面料、玻纖、PU層復(fù)合的硬頂。

主要由面料、玻纖、PU層復(fù)合的硬頂按工藝區(qū)別，又有干法頂棚與濕法頂棚之分。干法頂棚與濕法頂棚工藝的區(qū)別主要在于：干法工藝為將面料、復(fù)合膠、玻纖與PU層按一定順序疊放后，在烘箱加熱升溫，冷模壓制成型；濕法工藝為PU層輥膠后添加玻纖熱膜壓制骨架后，再噴膠壓合面料與骨架。

濕法工藝頂棚在NVH性能上，無論是吸聲、隔聲，還是語言清晰度，都較干法工藝頂棚更優(yōu)秀。[2]隨著消費(fèi)者對整車舒適度要求的提高，汽車市場更傾向于選用濕法工藝頂棚。

本文主要以如圖1所示，一種無拉手的，由面料、玻纖、PU層復(fù)合的全景天幕濕法頂棚為例，研究頂棚開發(fā)中所需要注意的一些要點。

2.1 帶拉手頂棚

頂棚拉手的設(shè)計是為了使乘員在顛簸路段做輔助支撐作用，避免乘員在顛簸劇烈的路段因身體晃動產(chǎn)生與車身的碰撞，對乘員身體造成傷害。[3]拉手一般布置在乘員側(cè)，通過緊固件固定在車身支架上，在固定拉手的同時，也將頂棚固定在車身上。

2.2 無拉手頂棚

隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施的全面建設(shè)，城市路況及鄉(xiāng)村路況都得到了極大的改善，頂棚拉手逐漸失去了設(shè)計的必要性，很多豪華轎跑都選用了無拉手的頂棚設(shè)計。無拉手的頂棚既提升了汽車內(nèi)飾整體觀感，又節(jié)省了拉手支架所需要的布置空間，增加車內(nèi)使用空間。

3 從汽車側(cè)面簾式氣囊碰撞展開試驗看頂棚設(shè)計

全國道路交通事故統(tǒng)計年報自2016以后不再公開，在2007-2016年間，道路交通事故中死亡人數(shù)與受傷人數(shù)總體呈逐漸下降趨勢，[4]其中，汽車被動安全技術(shù)的發(fā)展與國內(nèi)相關(guān)法規(guī)的完善功不可沒。

汽車法規(guī)GB/T 20071-2006中第4.3.3條明確規(guī)定了“所有內(nèi)部構(gòu)件在脫落時均不得產(chǎn)生鋒利的突出物或鋸齒邊，以防止增加乘員傷害的可能性?！盵5]法規(guī)GB/T 38795-2020中也提到了汽車側(cè)面簾式氣囊（以下簡稱氣簾或CAB）在展開時不得有因CAB展開而引起的硬質(zhì)飛濺物。[6]

作為CAB展開的沖擊對象，頂棚需要在上至85℃，下至-30℃的環(huán)境中保有整體固定性好、與立柱配合位置易打開、對CAB與乘員無傷害的特點。

3.1 頂棚本體加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

面料+玻纖+PU復(fù)合式的濕法頂棚本身硬度有限，在掏空內(nèi)部避讓天幕后，撓度過大，在搬運(yùn)裝配過程中極易彎折，因此需要在頂棚與天幕配合的內(nèi)邊設(shè)置頂棚天幕加強(qiáng)框，。天幕加強(qiáng)框一般為注塑或金屬結(jié)構(gòu)。注塑結(jié)構(gòu)對空間要求比較高，當(dāng)空間布置比較緊湊時，一般選用金屬結(jié)構(gòu)。如若天幕較大，可在金屬加強(qiáng)框上再添加加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)。

需要注意的一點是金屬加強(qiáng)框在沖壓工藝中可能留有毛刺，在CAB爆破過程中有劃傷氣簾的風(fēng)險。如圖5所示，需要做去毛刺或加包無紡布，用來保護(hù)氣簾在爆破展開過程中不被劃傷。

3.2 頂棚固定結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

無乘員扶手的全景天幕頂棚由于缺少有效硬連接，普通的搭扣和塑料卡扣很難承受CAB展開時所產(chǎn)生的沖擊力，容易出現(xiàn)頂棚整體塌陷等乘員傷害的嚴(yán)重事故。目前有兩種得到驗證的設(shè)計方案。一種是將常用于立柱護(hù)板的氣簾卡口應(yīng)用在頂棚設(shè)計中，另一種是將螺栓固定點設(shè)置在金屬支架上再巧妙的隱藏在閱讀燈下或AIRBAG飾蓋下。

在專利“一種車輛全景天窗頂棚固定裝置及車輛”中，講述了隱藏式螺栓固定點本身的結(jié)構(gòu)要點。該翻邊結(jié)構(gòu)可以使整個側(cè)壁支架形成一個天然的吸能傳導(dǎo)裝置，在CAB氣簾爆破展開過程中可形變吸能保護(hù)頂棚本體的同時，使頂棚依舊固定在車身，不會塌陷。

如選用隱藏式螺栓固定點，還需注意下固定點的選用位置，要考慮頂棚整體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)和CAB布置。如圖7所示，該CAB氣體發(fā)生器的出氣口雖然在頂棚中間位置，但由于氣體發(fā)生器出氣口朝后，在CAB起爆過程中，氣體是先向后部沖擊再充滿整個氣簾的。所以頂棚中部偏后的位置是受沖擊最大的部位，如果在這里設(shè)置硬連接固定點可以更好的起到吸收沖擊能量、保護(hù)頂棚整體結(jié)構(gòu)的作用。圖8為未設(shè)置硬連接固定點失敗案例。

3.3 頂棚弱化線設(shè)計要點

頂棚本體上設(shè)計弱化線是為了在CAB爆破時，頂棚本體延弱化線處翻折，使CAB氣簾能夠順利展開。傳統(tǒng)汽車頂棚弱化線一般以刀具切割為主，后來人們?yōu)榱斯?jié)省工序，直接在頂棚本體上直接增加2～3mm深度V型槽結(jié)構(gòu)，在頂棚本體壓合過程中即完成V型槽的壓合。

但是在全景天幕頂棚的設(shè)計中，由于頂棚中空結(jié)構(gòu)加大了本體的撓度，為了減輕頂棚變形，頂棚本體中會加大玻纖的使用。此時如使用V型槽“弱化線”設(shè)計，增加玻纖含量的頂棚在本體本就硬度很強(qiáng)的情況下，模具壓制出的 “弱化線”可能非但沒起到弱化的作用，反而加強(qiáng)了頂棚的結(jié)構(gòu)，使其無法起到翻折鉸鏈的作用。在這種情況下，增加一道刀具切割弱化槽的工序是無法避免的。

還有一點需要注意的是頂棚弱化線與CAB中軸線的相對距離，通過CAB中軸線向頂棚做法線與頂棚橡膠的位置，Z向應(yīng)低于頂棚弱化線。

4 從頂棚裝車問題看設(shè)計

為增加整車大線生產(chǎn)效率，越來越多的工序被拆分到分裝線或由供應(yīng)商組裝。當(dāng)頂棚揚(yáng)聲器及線束等部件分裝至頂棚再裝車時，頂棚在試制過程中就會出現(xiàn)一個非常難處理的問題：頂棚異響。但如果將揚(yáng)聲器、線束等部件先固定至車身，再安裝頂棚時，頂棚的揚(yáng)聲器面罩只要與揚(yáng)聲器保留好合理的間隙，就不會產(chǎn)生顛簸路摩擦異響或線束晃動異響。

5 結(jié)語

影響汽車頂棚產(chǎn)品質(zhì)量的因素有很多，但是一般70%-95%的質(zhì)量問題可以靠前期設(shè)計規(guī)避。其中包括但不限于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計，材料的選用，生產(chǎn)零部件的工藝過程，裝配到整車上的工藝過程以及產(chǎn)品在運(yùn)輸過程中的料架與包裝方式的設(shè)計。在設(shè)計中規(guī)避可能產(chǎn)生的質(zhì)量問題，在質(zhì)量問題中可以優(yōu)化設(shè)計。本文對采用全景天幕乘用車頂棚內(nèi)飾無乘員拉手的設(shè)計進(jìn)行了總結(jié)，通過有效的措施規(guī)避了一些典型問題，可以為同類設(shè)計提供一些借鑒和幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）的通知[J].中華人民共和國國務(wù)院公報，2020，No.1714（31）：16-23.

[2]許林倩，岳志強(qiáng)，耿建，黨程.干法頂棚和濕法頂棚NVH性能對比分析[J]. 時代汽車，2021，No.350（02）：160-161+169.

[3]孫成武，陳林萍，劉婷婷，曹維福.汽車頂棚拉手設(shè)計[J]. 汽車零部件，2014，（04）：63-66.

[4]秦恩國. 道路交通事故損失統(tǒng)計分析[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件，2018，No.267（15）：192-194.

[5]GB 20071-2006，汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)[S].

[6]GB/T 38795-2020，汽車側(cè)面氣囊和簾式氣囊模塊性能要求[S].