天窗机械机构运行异响问题研究

陈健

（上海恩坦华汽车部件有限公司，上海 201805）

天窗机械机构运行异响问题研究

陈健

（上海恩坦华汽车部件有限公司，上海 201805）

对天窗在起翘、打开及运行过程中，由于机械结构运行产生的异响进行分析，查找根本原因，然后提出解决方案，并对改进后的结果进行验证，避免后续项目在开发过程中出现同样的问题。

天窗；异响；机械结构

引言

天窗的发展趋势：随着中国汽车工业的快速发展，汽车方面的先进技术也在不断的被引入国内，尤其是近些年来消费市场对天窗的关注程度不断在提升，据有关媒体的调查分析，针对中国2000多名消费者，分布10个城市，涵盖一、二、三线城市，着重研究了消费者对天窗的态度和使用状况，对天窗的需求类型以及感知价值，同时也了解了天窗对消费者购车意愿的影响。以下是人们对天窗的看法：1）认为天窗比较重要及以上的用户占比为47%；2）高达94%现有车主未来换车会选择天窗；3）天窗的安全和性能最受关注［1］。

中国现配置有天窗的车型达到50%以上，大众［2］，通用等合资品牌所生产车型的天窗配置比为60%左右，高端车企这一比例高达100%，未来天窗将在中低端车型普及。

天窗的定义及功能：汽车天窗是指安装于汽车顶部，主体材料为玻璃的车身部件，并且该部件有一部分能够由于电机驱动并通过传动机构将天窗沿滑槽内前后移动，倾斜启闭，且能按照要求停留在任意位置。

天窗的异响形式：根据各主机厂装配及消费市场反馈的信息，天窗的异响主要分两大类，一类天窗在运行过程中与车体之间碰撞产生的异响，表现为前排水槽上的电机在启停切换产生的抖动撞击车顶；另一类是天窗运行时机械组件滑块与导轨之间摩擦产生的异响，因此，从提高汽车天窗质量和客户满意度的角度出发，必须消除运行的异响。

1　产生异响的原因分析

全景天窗只要由玻璃板、导轨、前后框架、帘布以及机械组件等零件构成，当天窗打开或关闭时，电机输出扭矩给机械组件，由机械组件带动玻璃在导轨内做水平运动；随着玻璃打开程度的不同，机械组件会有起翘，打开，闭合三种不同的状态，从而实现不同的功能，关闭状态的机械组件，7个零件完全收缩在一起。

当天窗处于完全关闭状态时，机械组件的滑靴进入导轨后端盖内，左右后端盖有少量分开，导致滑靴能在后端盖内晃动，就发出碰撞式得当当异响，到导轨前端，如图1所示。

图1　导轨后端盖结构

可以看出造成异响的原因不是零件本身或者制造工艺，而是由于这种设计结构，随着天窗的开启关闭，机械组与后端盖之间的接触碰撞，导致后端盖的间隙会越来越大，异响声会不断出现。

天窗起翘打开后进入正常运行过程，这时机械组件负重前玻璃，在导轨表面做平滑匀速运动，机械组件运行的过程中相对导轨会产生滑动摩擦力。为了保证机械组件能够平稳运行，需在导轨内涂入适量的专用润滑油，但是如果导轨表面粗糙度和前玻璃重量都很大，虽然在油渍的作用下滑动摩擦力相对变小，但不能完全消除由于零件本身所产生的误差。随着机械组件运行次数的增加，滑动摩擦力会越来越大，这样机械组件在运行过程中会与导轨产生吱吱的异响声。

如图2机械组在运行时的电波图，可以看出，在电波放大区域，机械组阻力变大并发出吱吱异响声，对该区域导轨进行断面切割，做金相分析，如图3，可以看出导轨表面凹凸不平，裂纹粗大，初步可以判断导轨表面阳极氧化处理没有满足要求。

图2　机械组件在导轨内运行声波示意图

图3　导轨表面处理后金相分析

2　消除异响的措施

图4　开启异响-导轨前断后端盖的改进

在装配过程中发现，随着机械组滑靴与后端盖碰撞，导致滑靴有松动迹象，所以针对这个问题，对后端盖从设计上做如下改善（如图5所示）：1）左右端盖之间卡接点采用卡扣的方式，相互锁住。2）然后在用螺栓固定，将Y向限位。

图5　后端盖卡接方式的改善

通过以上方案的实施，机械组滑靴进入导轨后端盖后实施有效的限位，经过装出和振动实验，后端盖都未出现松动迹象，由于松动引起的碰撞异响声也消失。

在设计上考虑到机械组件之间可能会产生异响，所以机械组件全部采用包塑的方式，经过验证，机械组件的装配符合要求，本身不产生异响。

根据设计要求，在导轨铝型材的表面做阳极氧化，涂层厚度（12±5）μm ，目的是降低机械组件运行过程中的滑摩擦力。

首先对导轨毛坯件进行分析，测试5组导轨10个区域表面粗糙度，发现差异不大和非常稳定，可以判断，毛坯件本身不是产生异响源的因素。

其次对阳极氧化分析，阳极氧化的目的是以铝或铝合金制品为阳极，置于电解质溶液中进行通电处理，利用电解作用使其表面形成氧化铝薄膜的过程， 称为铝及铝合金的阳极氧化处理。经过阳极氧化处理，铝表面能生成几个微米——几百个微米的氧化膜。比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。

经过对阳极氧化的工艺及供应商进行考评，即配方的调整，并不能改变导轨氧化后表面的效果，根据与供应商的交流，发现氧化的涂层越薄反而会放大毛坯件本身缺陷。所以经过内部讨论和分析，提高氧化的涂层应该可以改变导轨表面质量，经过多论验证，将涂层厚度锁定在（17±5）μm，最后装配验证如图6，声波稳定，金相表面平整，纹理均布，发现滑摩擦力减小；通过测力计手动拉动机械组在导轨内滑动，噪音消除，工艺变更后的导轨经过盐雾、冷凝水试验，都符合客户要求。

图6　声波和金相测试图

部分车辆异响声音比较大，经检查发现导轨内灰尘多且未使用正确油渍如图7，按照设计要求（包括：用量，喷涂区域，油渍的选型），对问题车辆进行清洗，使用正确油脂，发现有改善且异响也会消失。加强4S店对售后天窗的维护保养，指导4S店应使用导轨润滑专用油脂和专门的涂油工具定期对天窗进行保养，并将其写入WPI或者售后维保手册。

图7　导轨内灰尘及油渍

3　结语

本文只是从机械机构造成的异响进行分析，从以上内容可以看出，影响异响的主要原因在于设计本身，所以通过后续的一些列的改进，能够消除异响。本次改进仅针对零件本身出发，零件的概念和结构未发生根本性变化，所以后续项目开发中，将这些经验写入潜在失效模式分析报告，不断指导新项目开发并从概念上进行优化，从根本上杜绝这些问题，才能不断地开发出符合客户要求的产品，提高产品市场竞争力。

［1］金婉如.基于UG的汽车天窗设计和开发［D］.黑龙江：哈尔滨理工大学，2005.

［2］李祎鋆.基于Labview的汽车天窗在线异响检测系统开发［D］.上海：上海交通大学，2012.

（编辑：刘楠）

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

陈健（1983—），男，陕西咸阳人，本科，中级注册质量工程师，研究方向：新产品开发及质量改善。