许小帅 周慧强
长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心 河北保定 071000
摘要：随着汽车的普及化，越来越多的家庭拥有了自己的私家车。各类私家车每天在城市的道路上你追我赶，争相斗艳。随着私家车的普及化，汽车不在只是满足代步工具的需求，人们越来越多的开始关心起车辆的空间感、内饰、操控性等汽车的使用性能，汽车更多的是逐渐成为满足人们出行的一种快乐体验。而在这其中，天窗的功能使用几乎成为各类车型的标准配置，天窗的异响也成为越来越多的使用者关注的主要问题。
关键词：汽车；天窗；异响分析；优化控制
前言：汽车的天窗主要分为两类，一类是全景天窗，可以几乎覆盖整个车体。另一类是普通天窗，窗体的面积相对较小，但也同样可以满足车顶天窗的基本使用功能。无论是全景或者普通的天窗，天窗的异响问题主要来自两个方面。一方面是车体处于静止状态，天窗开启或闭合产生的零部件结构性摩擦而发生的异响；另一方面是车体处于行驶状态，车体与来自外部的阻力与天窗之间产生的作用力从而发生的异响。无论哪种异响都会造成客户驾驶的不适，从而影响驾驶心情，导致事故的发生。
1、天窗工作原理及作用
1.1天窗工作原理
天窗装置是利用流体力学的原理，将车内的混浊气体“抽” 出，使空气得到充分的交换。在流体力学研究领域，实验证明在流速高的情况下流体对管壁的压力小，在流速底的情况下流体对管壁的压力大。汽车在高速行驶情况下，由于汽车顶盖都具有一定的弧度，因此，外部气流在流经汽车顶盖时速度会很高，外部空气对汽车顶盖的压力小于车内空气对汽车顶盖的压力，车内空气向车外流动，压力变小，外部新鲜空气补充进车内，这样，车内空气得到循环，汽车内部就可以保持新鲜的空气。
1.2天窗的作用
具有增加美观、开阔视野、增加采光、经济性和实用性、美化汽车形象、活动窗口的作用。
2、汽车天窗的异响分析
2.1滑动系统异响分析
汽车天窗在车辆静止状态下所产生的异响绝大多数来自天窗本身开启或关闭时由于系统零部件的摩擦所产生的异响。天窗的开启或关闭主要来自汽车天窗的滑动系统。滑动系统是一个高度精密的系统配置。它需要将汽车天窗所在位置的导轨、软抽等零部件高度重合的链接在一起，才能形成有效的滑动系统。由于汽车在行驶当中会产生来自外界的极大阻力，这就需要汽车的滑动系统的相关零部件拥有减少阻力形成的材质制作而成。而这些材料往往需要机加工完成，机加工的操作模式就很可能导致切削屑的形成，从而产生异响。滑动系统产生异响的另外一个原因就是机器本身不同步造成的摩擦异响。汽车天窗的开启和闭合需要天窗链接的软轴同时进行作业才能将天窗开启或闭合。一旦软抽由于各种原因导致不同步作业就会产生天窗扭曲式开启或闭合，从而产生极大的摩擦力，而这样的摩擦力就会产生极大的异响，造成严重的噪音污染，影响驾驶体验。
2.2驱动系统异响分析
众所周知汽车天窗的开启或闭合是天窗的电机带动软抽所完成的操作步骤，也就是我们常说的驱动系统作业。当电机带动软抽经过长时间的作业就会产生链接的磨损，而磨损最终产生老化从而加大零部件之间的摩擦，产生异响。大多数车辆为了避免这样由于消耗所产生的异响，都会在电机与软轴之间加一个垫片，让垫片维持零部件之间的紧密联系。而垫片的材质也是决定汽车天窗异响的关键。目前垫片的材质多采用不锈钢或特种钢材材质制作而成，用以保障避免磨损产生异响的效果。
2.3玻璃开合异响分析
汽车天窗的可视结构主要是玻璃结构与天窗的包边组成。包边的设计主要应用于防水，包边的尺寸越大，防水效果就越好，反之就越差。但天窗玻璃与包边之间产生的摩擦异响刚好相反。包边的尺寸越大，天窗玻璃的摩擦异响就越大，反之，尺寸越小异响也越小。这个矛盾的存在，需要汽车制作商根据实际车型设计相对适合的比例从而保证异响与防水都能够有效完成使用功能。
3、汽车天窗的优化控制
3.1挡风条弹簧角度的优化控制
汽车天窗的玻璃开启或闭合势必要与挡风条之间产生摩擦。摩擦所产生的异响在车辆高速行驶时会变得尤为明显。经过多次试验，改变挡风条弹簧角度可以减少挡风条与玻璃之间产生的摩擦，从而减少噪音。例如，挡风条弹簧角度原来为167±3°减小为154±3°，下压状态时，由于挡风条高度降低，确保两个零部件间有足够的间隙，经过耐久测试后得到的验证为减少了异响的发生。
3.2风阵噪声的优化控制
风阵噪声所产生的天窗异响问题一直是困扰汽车设计者的重要难题之一。由于汽车天窗的使用主要是为了增加驾驶快乐体验，所以从结构、造型上去改变天窗的设计从而减少风阵噪声都是不可取的。所以改变风阵噪声所带来的汽车天窗异响主要是从被动控制采取措施。首先是导流板的应用。天窗开口边缘处导流板的设计可以极大的减少涡流脱落对天窗的撞击，从而减少噪声；其次，改变天窗固有的开启程度。天窗的半开合与全开合的状态所产生涡流大不相同，不同程度涡流就代表着不同程度撞击力度，也代表着噪声音量的大小；再者，各零部件之间的夹角角度需要根据车型本身进行定制化设计，保持最适合角度原则，减少因角度过大或过小所产生的摩擦。
3.3系统稳定的优化控制
汽车天窗的滑动系统与驱动系统是汽车天窗异响产生的主要系统装置。所以，改变两个系统，让系统的稳定性处于最佳状态就是减少汽车天窗异响的关键优化控制方法。滑动系统的稳定主要在于各零部件间的有效配合。首先，保证滑动系统各零部件材料的统一性，即双侧软轴必须采用同一材质，不可用不同材质造成软轴功能的不同步，从而导致的异响发生；其次，滑动系统是一个相对封闭的系统，需要封闭前对各个环节进行检查检验，避免由于机器加工造成的废料堆积。驱动系统的稳定主要在于零部件的耐磨损程度。由于驱动系统需要经常进行开启或闭合的操控模式，如同电梯需要经常反复发动电机链接缆绳进行驱动一样，电机与缆绳间的磨损是噪声形成的关键。所以驱动系统各零部件一定要在材质上使用耐磨损度极高的材质，另外加入耐磨损零部件间隔关键零部件之间的摩擦阻力，从而减少零部件的摩擦，减轻噪声的污染。
结语：汽车天窗的设计是服务于客户，让客户有更好的驾乘体验。但如今天窗的噪声不但没能得到好的驾乘体验，反而增加了驾驶的负担，加大了客户驾驶风险性。经过探索与研究，我们总结出汽车天窗所造成的异响主要由滑动系统、驱动系统、玻璃开合等原因造成的异响发生。经过反复的实验，通过改变挡风条与其它链接零部件的角度、风阵噪声的优化控制以及系统稳定的不断加强，都可以让汽车天窗异响问题得到缓解。有效的解决了由于天窗设计缺陷造成的异响产生的现象，相信在未来，会有更多的方式解决天窗造成的异响，让客户能够拥有更好的驾驶体验感。
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