浅谈软顶敞篷车篷布系统的设计和开发

2023-03-29 09:38杨娟
时代汽车 2023年7期
关键词:篷布敞篷车张紧

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。

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