高丹丹，郝傳柱

（山東華宇工學(xué)院，山東德州 253034）

0 引言

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，人們?cè)谧非蟾咝阅艿耐瑫r(shí)，也越來(lái)越注重汽車內(nèi)外裝飾的細(xì)節(jié)處理。為適應(yīng)多變的汽車市場(chǎng)，就必須時(shí)刻關(guān)注汽車市場(chǎng)的用戶需求，設(shè)計(jì)出更具使用性、安全性、舒適性以及藝術(shù)性的汽車配件。結(jié)合多年汽車維修以及細(xì)節(jié)處理的經(jīng)驗(yàn)，從多個(gè)角度詳細(xì)分析汽車遮陽(yáng)板的功能設(shè)計(jì)，就遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)動(dòng)力矩設(shè)計(jì)方法進(jìn)行分析和討論。

1 汽車遮陽(yáng)板應(yīng)該遵循的設(shè)計(jì)原則

汽車遮陽(yáng)板是汽車正副駕駛位置的重要裝飾部件，主要作用是為駕駛員和前座乘員遮擋陽(yáng)光，避免陽(yáng)光直射眼睛以提高乘車和駕駛的舒適感和安全性。遮陽(yáng)板結(jié)構(gòu)由固定座、轉(zhuǎn)動(dòng)臂、遮陽(yáng)板三大部分組成，因此在遮陽(yáng)板設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)主要遵循以下原則：首先是滿足遮陽(yáng)板的主要使用功能，即可以提供良好的遮陽(yáng)效果，保障駕駛員和前排乘客駕駛乘坐的舒適性，提高汽車駕駛的安全性。其次，保證遮陽(yáng)板的被動(dòng)安全性，即在汽車發(fā)生碰撞或是其他事故時(shí)，避免遮陽(yáng)板主體結(jié)構(gòu)脫離、變形，進(jìn)而對(duì)乘客或駕駛員造成傷害，這在汽車制造方式中和相關(guān)法規(guī)中都有所體現(xiàn)。最后是滿足車輛內(nèi)部裝飾的和諧統(tǒng)一。遮陽(yáng)板除了滿足使用要求和安全要求外，還應(yīng)該在造型設(shè)計(jì)上與車內(nèi)整體環(huán)境相互統(tǒng)一，既要維持整體內(nèi)部裝飾的協(xié)調(diào)性，又要有一定的個(gè)性表達(dá)。汽車制造商應(yīng)該綜合以上幾點(diǎn)，在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本之間找到平衡點(diǎn)，對(duì)遮陽(yáng)板進(jìn)行精細(xì)化處理，滿足其使用要求和安全要求。

2 汽車遮陽(yáng)板的功能原理、主要類型以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2.1 主要功能

汽車遮陽(yáng)板的主要功能是幫助駕駛員和副駕駛員遮擋過(guò)量的直射陽(yáng)光，輔助駕駛員在過(guò)量直射陽(yáng)光照射下可以更加安全地駕駛。另外，在遮陽(yáng)板的基座上可以附加一些其他功能配件來(lái)增加遮陽(yáng)板的功能，例如化妝鏡、票據(jù)夾、折疊板、地圖袋等，這些輔助工具可以進(jìn)一步提升遮陽(yáng)板的實(shí)用性，最大限度地利用車內(nèi)有限的使用空間，對(duì)提升車輛品質(zhì)有著非常大的幫助。

2.2 工作原理

汽車遮陽(yáng)板要想使用方便必須保證遮陽(yáng)板掛鉤卡緊轉(zhuǎn)軸，這就需要在卡鉤處設(shè)計(jì)一定的彈性結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的遮陽(yáng)板設(shè)計(jì)，基本可以分為兩種彈性卡扣：一種是通過(guò)增加凸臺(tái)，依靠遮陽(yáng)板本身的材質(zhì)特性來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)軸的彈性卡緊，這對(duì)遮陽(yáng)板的材料有一定要求，該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性和耐久性不高，容易出現(xiàn)疲勞性損傷。另一種是在遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)軸處內(nèi)置金屬?gòu)椈善?，利用金屬?gòu)椈尚阅軐?shí)現(xiàn)良好的彈性變形，優(yōu)點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)，緊固牢靠，缺點(diǎn)是卡鉤緊密性太強(qiáng)，使用手感差。以上兩種方式的原理均是通過(guò)人手轉(zhuǎn)動(dòng)遮陽(yáng)板帶動(dòng)卡簧圍繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其目的是保證遮陽(yáng)板可以隨意停留在需要位置保持不動(dòng)。

2.3 主要類型

目前汽車遮陽(yáng)板的生產(chǎn)為了追求輕便和實(shí)用性，基本選擇復(fù)合型材料進(jìn)行生產(chǎn)和制作，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同主要分為粘合型遮陽(yáng)板和一體發(fā)泡型遮陽(yáng)板。粘合型遮陽(yáng)板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由鋼絲和其他金屬芯材作為擋板的骨架，再將片狀聚氨酯發(fā)泡軟墊粘連到擋板骨架上，然后用其他如皮革或PVC 等材料將其包裹起來(lái)，最終用超聲波焊將表皮焊接成型；一體發(fā)泡型遮陽(yáng)板的生產(chǎn)方式相比粘合型遮陽(yáng)板的生產(chǎn)方式更加便捷和高效，其方式是將擋板基座、芯材、骨架等嵌件同時(shí)注入半硬質(zhì)聚氨酯中進(jìn)行發(fā)泡處理，快速一體成型，最后用皮革或是其他材料將其包裹即可。

2.4 基本結(jié)構(gòu)

汽車遮陽(yáng)板從外部來(lái)看很簡(jiǎn)單，主要是遮陽(yáng)板的主體以及與汽車鏈接的掛鉤部分。而遮陽(yáng)板的主體部分主要由表面裝飾和內(nèi)部骨架組成。為滿足汽車駕駛員的使用要求，遮陽(yáng)板除了滿足基本的遮光要求外，還需要根據(jù)駕駛員的需求在內(nèi)部固定化妝鏡、票夾和其他結(jié)構(gòu)，這些部件會(huì)影響遮陽(yáng)板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置以及與汽車主體結(jié)構(gòu)的連接方式。設(shè)計(jì)者要結(jié)合不同的設(shè)計(jì)需求選擇不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在骨架的設(shè)計(jì)和連接方式上應(yīng)慎重考慮，但是不管如何設(shè)計(jì)，最終結(jié)果都應(yīng)該保證遮陽(yáng)板卡夾與轉(zhuǎn)軸的配合舒適自然、使用方便。

3 汽車遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)動(dòng)力矩設(shè)計(jì)

3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)力矩設(shè)計(jì)要求

根據(jù)實(shí)際的作用效果，遮陽(yáng)板水平方向的旋轉(zhuǎn)軸稱為X 軸（上下方向），垂直方向旋轉(zhuǎn)的軸稱為Y 軸（左右方向），要想優(yōu)化遮陽(yáng)板X、Y 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩設(shè)計(jì)，需要從遮陽(yáng)板內(nèi)部卡夾以及其轉(zhuǎn)軸之間的配合入手，并經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)選擇最優(yōu)結(jié)果。最終應(yīng)保證遮陽(yáng)板在任意位置都能平穩(wěn)自鎖，保證在汽車行駛過(guò)程中不因遮陽(yáng)板自重影響固定位置，在力矩設(shè)計(jì)上則是最小操作力矩應(yīng)該大于遮陽(yáng)板振動(dòng)加速度45 m/s2的等效力矩，最大的操作力矩應(yīng)小于3.4 N·m，只有滿足以上兩點(diǎn)才能滿足遮陽(yáng)板使用的舒適性和實(shí)用性。

3.2 卡夾與轉(zhuǎn)軸材料的選用規(guī)則

結(jié)合生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)成本，遮陽(yáng)板卡夾材料多選擇彈簧鋼65Mn 以及60Si2Mn，經(jīng)過(guò)熱處理加工后就可以具備很好的彈性，完全可以滿足遮陽(yáng)板卡夾的受力需求。而轉(zhuǎn)軸材料沒有什么特殊要求，考慮到材料成本，普通碳素鋼就可以滿足設(shè)計(jì)要求。一些生產(chǎn)廠家為了提高遮陽(yáng)板使用過(guò)程中的平穩(wěn)性，提高駕駛者的使用手感，基本都會(huì)在轉(zhuǎn)軸上包裹一層PA 材料或是涂抹一層潤(rùn)滑脂?？偟膩?lái)說(shuō)，遮陽(yáng)板卡夾和轉(zhuǎn)軸的材料選擇很大一部分是基于生產(chǎn)成本，生產(chǎn)廠家最大限度地開發(fā)出常見材料的使用性能，是一種非常實(shí)用的設(shè)計(jì)理念。

4 遮陽(yáng)板X、Y 軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的設(shè)計(jì)

為保證遮陽(yáng)板可以在任意位置自鎖，并在有一定顛簸情況的路面上穩(wěn)定保持，就需要設(shè)計(jì)者精確控制遮陽(yáng)板X、Y 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)軸平面和卡夾彈性相關(guān)聯(lián)，轉(zhuǎn)軸平面越大，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩越大，彈簧卡夾彈性越小則轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的力矩越大。其中X 軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的設(shè)計(jì)需要將卡夾與轉(zhuǎn)軸進(jìn)行精確配合，平面與平面的配合可以有效控制遮陽(yáng)板打開和閉合時(shí)的力矩和固定位置，轉(zhuǎn)軸圓柱面與平面之間的配合可以控制遮陽(yáng)板在轉(zhuǎn)動(dòng)中的力矩，提供很好的使用感受。而Y 軸的力矩與X 軸有所不同，主要由轉(zhuǎn)軸與卡夾松緊決定，根據(jù)卡夾材料的不同，夾持的力度也不相同，因?yàn)閵A持力度越大，Y 軸的力矩越大，因此在調(diào)整遮陽(yáng)板Y 軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)，主要調(diào)整夾持結(jié)構(gòu)的松緊程度。

5 汽車遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中常見問題及解決方法

汽車遮陽(yáng)板雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但因其結(jié)構(gòu)和材料限制很容易出現(xiàn)一些問題。汽車遮陽(yáng)板常見問題：①新車或因安裝不當(dāng)導(dǎo)致遮陽(yáng)板開啟和閉合過(guò)于費(fèi)力，極易造成遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)動(dòng)軸周圍材料磨損，降低遮陽(yáng)板使用壽命。主要原因是遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)軸平面過(guò)大或是卡夾過(guò)緊，解決方法是減小轉(zhuǎn)軸平面或是對(duì)卡夾進(jìn)行熱處理，提高卡夾彈性；②遮陽(yáng)板卡夾松動(dòng)回落時(shí)出現(xiàn)下落現(xiàn)象，原因是轉(zhuǎn)軸與卡夾的配合間隙過(guò)大，卡夾力度太小彈性過(guò)大。解決方法是減小卡夾與轉(zhuǎn)軸的配合間隙，提高卡夾熱處理硬度，保證遮陽(yáng)板回彈時(shí)的力度和穩(wěn)定性；③遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中力矩過(guò)大。使用過(guò)程中的表現(xiàn)是遮陽(yáng)板很難隨意調(diào)整到理想位置，經(jīng)常出現(xiàn)偏離。問題的原因是遮陽(yáng)板卡夾力度過(guò)大，不能隨意調(diào)整遮陽(yáng)板位置。解決方法是降低卡夾熱處理硬度，并在遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)軸上增加一些潤(rùn)滑措施，使其更加順暢；④遮陽(yáng)板回檔位置不夠清晰。主要原因是遮陽(yáng)板轉(zhuǎn)軸平面過(guò)小，卡夾的力度過(guò)小。解決方法是增加轉(zhuǎn)軸平面面積，減小轉(zhuǎn)軸與卡夾的配合間隙，將遮陽(yáng)板回檔位置清晰地標(biāo)注出來(lái)，給駕駛者帶來(lái)更愉悅的使用體驗(yàn)。

總之，設(shè)計(jì)者和使用者應(yīng)對(duì)遮陽(yáng)板的卡夾與轉(zhuǎn)軸配合做詳細(xì)測(cè)試，研究和總結(jié)出最為合適的轉(zhuǎn)軸力矩，在保證遮陽(yáng)板使用性能的同時(shí)，最大限度提高遮陽(yáng)板的使用順暢度，力求從細(xì)節(jié)上做到精益求精。

6 汽車遮陽(yáng)板發(fā)展趨勢(shì)

任何產(chǎn)品都有其本身的局限性，想要進(jìn)一步提升和拓展應(yīng)用前景，需要突破自身產(chǎn)品的定位，做出符合市場(chǎng)需求的改進(jìn)和創(chuàng)新。汽車遮陽(yáng)板的主要功能是為駕駛員遮擋陽(yáng)光，但是在有限的汽車內(nèi)部空間中，遮陽(yáng)板是與駕駛者互動(dòng)頻率較高的結(jié)構(gòu)之一，設(shè)計(jì)者需要從結(jié)構(gòu)和功能上做出突破，拓展遮陽(yáng)板發(fā)展前景。

首先是結(jié)構(gòu)上傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的外包材質(zhì)為了配合汽車內(nèi)部裝飾，一般選擇與汽車內(nèi)飾相同的皮質(zhì)或是其他復(fù)合材料，雖然在裝飾性上做到了統(tǒng)一，但其實(shí)用性很容易被忽視。新型材料的研發(fā)使得遮陽(yáng)板在結(jié)構(gòu)上有了突破，如汽車液晶濾光屏采用透明的液晶玻璃屏，在陽(yáng)光下可以自行變色，以保護(hù)駕駛者的眼睛，使駕駛者有擋光不擋路的新奇體驗(yàn)，對(duì)汽車內(nèi)飾也起到了畫龍點(diǎn)睛的效果。

其次是功能上，電子技術(shù)已經(jīng)在汽車制造上完成了高度整合，作為與駕駛者互動(dòng)性較高的汽車結(jié)構(gòu)之一，設(shè)計(jì)者將越來(lái)越多的功能集合到遮陽(yáng)板上，例如遮陽(yáng)板LCF 液晶濾光屏、汽車遮陽(yáng)板DVD、遮陽(yáng)板太陽(yáng)能電池、遮陽(yáng)板電視播放器、遮陽(yáng)板電子導(dǎo)航系統(tǒng)等，這些在基礎(chǔ)規(guī)格上對(duì)遮陽(yáng)板進(jìn)行了全方位的功能升級(jí)，在保證遮陽(yáng)板原本功能的同時(shí)，拓展了遮陽(yáng)板的使用功能，避開了傳統(tǒng)遮陽(yáng)板的使用體驗(yàn)，使遮陽(yáng)板的未來(lái)發(fā)展有了更多的可能。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行汽車遮陽(yáng)板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮用戶體驗(yàn)與產(chǎn)品實(shí)用性，在對(duì)遮陽(yáng)板細(xì)節(jié)處理上更為嚴(yán)謹(jǐn)，從產(chǎn)品內(nèi)外結(jié)構(gòu)處理、材質(zhì)選擇、組裝實(shí)驗(yàn)等步驟嚴(yán)格按規(guī)范實(shí)施，最大限度地提升遮陽(yáng)板的實(shí)際效果。另外，設(shè)計(jì)者還應(yīng)不斷嘗試新的材料對(duì)遮陽(yáng)板進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)，并將更多實(shí)用功能整合到遮陽(yáng)板上，提高與駕駛者的互動(dòng)性，提升客戶的使用體驗(yàn)。