浅谈软顶敞篷车篷布系统的设计和开发

杨娟

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007

随着汽车市场的发展日益趋于年轻化，敞篷车一向以拉风炫酷、回头率高的特质被大家熟知和追捧，在男性喜欢自由、女性喜欢浪漫的背景下，敞篷车满足了这共同的愿望，使其更是成为热血青年的追逐对象，因此敞篷车的发展势头不可阻挡。比起硬顶敞篷车，软顶敞篷似乎更加符合我们对于敞篷车的期待，因为它们看起来“够风骚”！软顶敞篷车天生就被赋予了与众不同的气质，你在很远的地方就能分辨出它们的身份。尽管它们生性风骚，但却有着比传统汽车或是硬顶敞篷车更加坚强的“骨骼”[1]。目前，敞篷车主要是豪华品牌进口车型，国产化敞篷车几乎没有，针对软顶敞篷车篷布系统的设计与开发的研究基本也是空白，此文通过某一软顶敞篷车型的设计与开发经验，浅谈软顶敞篷车篷布系统的设计与开发要点。

1 篷布总成涉及法规要求

首先，为了满足乘员的安全性，篷布的设计必须满足GB 11552《乘用车内部凸出物》中顶盖部分的要求和GB 8410《汽车内饰材料的燃烧特性》的要求。

2 篷布自身性能

软顶敞篷车与传统车对比，车顶篷布取代了顶盖，而且车顶篷布需要随机构骨架而运动，运动过程中，篷布需要反复折叠和张紧。因此，根据车顶篷布的实际使用场景，车顶篷布本身应具有一些基本性能要求。首先，外观上，车顶篷布内外表面应能保持平整、无污渍、不变色，这就对篷布特性有如下方面的要求：篷布内层和外层编织结构、抗静电、抗霉变、摩擦色牢度、耐日光色牢度和易清洗等。其次，功能上，车辆需要在不同天气及其气候情况下行驶，而且自身需要反复折叠和张紧，因此对防水性、耐寒性、经向和纬向拉伸性能、经向和纬向撕裂负荷、经向和纬向剥离负荷、耐折劳度、耐磨耗、耐候性等方面都要有要求。最后，用户安全和环保角度上，需要考虑篷布的阻燃性、禁用物质要求、雾翳要求和气味要求。

3 篷布支撑骨架布置要求

软质件的张紧外观基本由支撑骨架决定，软顶敞篷车篷布的支撑骨架主要分布在敞篷机构上，因此篷布的张紧外观主要取决于敞篷机构上支撑篷布的骨架布置。根据敞篷运动特性，篷布随敞篷机构运动，主要为X 向和Z 向收缩与伸展，Y 向上与支撑骨架相对位置变化相对较小。因此篷布张紧状态主要为X 向和Z 向张紧，Y 向相对上稍放松，因此要求运动机构上支撑篷布的所有骨架Y 向布置上呈一定规律，防止篷布Y 向局部过于张紧，即Y 向上的张紧强于X 向和Z 向，造成视觉上篷布对应位置Y 向最凸，X 向和Z向张不紧或者外观凹陷，使得视觉上整体不美观（如图1 所示）。

图1 篷布Y向过于张紧外观

4 篷布造型面要求

篷布造型面主要有两方面的要求，分别为制造工艺要求和篷布自身张紧特性要求。在制造工艺上，一整块裁片无法实现整个软顶的外观，一般有2 种方式实现，一种是普遍方式：由3 块裁片组成，车顶中间为一块裁片，两侧面对称各一块裁片；另一种方式是：由4 块裁片组成，整车顶部是一块裁片，尾部延伸至两侧后部由3 张裁片组成，尾部一块裁片，两侧后部对称各一块裁片，此种方式车顶整体感好，比较适用于车顶有特殊造型图案设计的情况。在篷布自身张紧特性上，由于传统车型车顶为硬顶，故车顶在纵向截面上可以为顺滑的凸弧面；但是针对软顶敞篷车，受篷布自身张紧特性限制，在车顶在纵向截面上，没有骨架支撑位置的篷布造型面应为篷布极限张紧状态，也就是篷布骨架支撑点间的直线连线，无法达到传统车型的车顶对应的凸弧面状态。

5 篷布总成的紧固方案

软顶敞篷车篷布取代传统车的车顶及B柱或C 柱位置，基本尺寸比较大，因此要求必须安装牢固。车顶篷布总成的紧固主要分解为两部分，首先车顶篷布总成与敞篷机构总成紧固，形成一个大总成（如图2 所示），然后此大总成再与白车身紧固。

图2 车顶篷布总成与敞篷机构总成安装紧固后状态

车顶篷布总成与敞篷机构总成紧固主要包含3 大部分，分别为前端、侧部（左右两侧对称）、中部紧固。前端紧固方式基本为：篷布前端与塑料支架缝纫紧固后，再套进敞篷机构头挡板，最后塑料支架与头挡板使用自攻螺钉紧固；侧部紧固方式基本为：在整车B 或C 柱位置，敞篷机构提供篷布支撑支架，对应位置篷布与塑料支架缝纫紧固后，卡入篷布支撑支架，并使用铆钉或螺钉紧固；在敞篷机构头挡板后边界与整车B 柱或C 柱间，篷布侧部没有支撑骨架，但也需张紧，一般采用钢丝拉绳穿过篷布，通过钢丝拉绳的张紧使得篷布张紧，钢丝拉绳则紧固在敞篷机构头挡板侧边界和篷布支撑支架上。中部紧固方式基本为：车顶篷布中部与所有敞篷机构张紧工间都要有紧固。首先篷布附件与篷布主体通过热压方式紧固，然后篷布附件包住敞篷机构张紧工，二者间用双面胶带预紧，再用塑料饰条夹紧篷布附件和敞篷机构张紧工，最后用自攻钉将三者紧固。

车顶篷布总成与车身紧固方式：在车顶篷布总成与敞篷机构总成完成紧固的基础上，此大总成一起上白车身，首先敞篷机构与白车身使用螺栓紧固，然后车顶篷布尾部和侧后下部与车身紧固，铝支架作为二者间紧固的连接件，篷布末端通过缝纫塑料支架与铝支架紧固，铝支架再与车身使用螺栓紧固。

6 篷布运动性能要求

在篷布总成安装紧固的基础上，能够保证篷布随敞篷机构运动，但不能保证运动过程中存在的磨损或干涉现象，尤其是篷布折叠状态。首先，敞篷运动过程中，所有与篷布接触位置不允许存在尖锐边界，如敞篷顶饰板、敞篷机构连杆饰板（如图3 所示）、敞篷机构张紧弓，这些零件在敞篷运动过程中都会与篷布接触，所有接触位置都应尽可能导大圆。其次，篷布折叠状态应与白车身上外水切无干涉现象，特别是后侧围与后车体转角位置（如图4 所示）。因此，设计时就要求敞篷运动包络与外水切安全距离足够。若仅外水切转角位置存在干涉，可在篷布侧面增加安装点与机构连杆紧固，此安装点在篷布张紧状态时不起任何作用，仅在篷布折叠过程中起引导篷布折叠作用，使得篷布折叠轨迹可控，保证篷布折叠状态与外水切不干涉。最后，敞篷运动过程中，不能与篷布末端铝支架（如图5 所示）干涉，这就要求设计时敞篷运动包络与篷布铝支架安全距离足够。

图3 篷布被对手件磨损状态

图4 篷布折叠后与外水切匹配状态

图5 篷布铝支架装车位置

7 篷布导水和排水性能要求

传统车型车顶两侧的流水槽起导水和排水作用，再配合车身涂胶与涂装涂胶，最终将水流排到车外。软顶敞篷车使用篷布代替顶盖，也应当考虑车顶如何导水和排水，及其分解到篷布系统上又如何实现导水和排水呢？对于篷布前部，其直接与装配在白车身上的密封胶条搭接，设计状态应保证篷布与胶条的重叠量足够，以防止篷布前端漏水进入车内。对于篷布两侧部，为防止车顶水流直接排向门洞，雨天开车门进出时易被淋湿或水易流入车内，进而造成用户抱怨，侧窗玻璃上侧对应的篷布应有导水作用。一般篷布侧面包边通过增加缝纫“V 型”胶条（如图6 所示），使得大部分水流被导向至侧窗玻璃两侧，避免全部水流直接流至门洞。对于篷布尾部和侧窗玻璃后侧部，首先篷布与白车身上装配的外水切过盈搭接（如图7 所示），设计状态应保证二者间足够的重叠量，使得大部分水被切入车外，少部分水流入篷布末端，篷布末端铝支架正后视图和正侧视图上自身带足够流水角度，通过篷布末端与铝支架间的特殊密封方式，使得水流从铝支架中间导向两侧，最终流入铝支架末端对应的积水盒中，进而排出车外。

图6 篷布侧面包边处“V型”胶条

图7 篷布与外水切匹配状态

8 结论

文章从正向开发角度，对软顶敞篷车篷布系统开发过程中所涉及的法规要求、自身性能要求、支撑骨架布置要求、造型面要求、总成的紧固方案、运动性能要求、导水及排水性能进行系统的探讨，而且已经在新车型开发过程中得到验证，具有较高的参考价值，某种程度上也填补了国内软顶敞篷车篷布系统的设计与开发的空白。