汽车天窗

114

10.16638/.1671-7988.2019.22.039

汽车天窗系统的设计与开发

汤飞，张长春，范明华

（奇瑞商用车（安徽）有限公司，安徽芜湖241009）

摘要：汽车天窗系统是汽车非常重要的系统之一，它可以促进车内空气流通，同时汽车车窗也可以满足视野及移

动设备的拍摄需求。文章针对汽车天窗系统的开发需要，对其开发过程中所涉及的基本结构、运动原理、安装方式

和密封排水设计等方面进行了论述。

关键词：汽车天窗；结构设计

中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：1671-7988(2019)22-114-02

DesignandDevelopmentofAutomotivesunroofSystem

TangFei,ZhangChangchun,FanMinghua

（CheryCommercialVehicle（Anhui）CO.,Ltd,AnhuiWuhu241009）

Abstract:Thesunroofsystemisoneofthemostimportantsystemsinthecar,whichcanpromotetheaircirculationinside

ile,thecarwindper

discussthebasicstructure,movementprinciple,installationmodeandalinganddrainagedesignoftheskylightsystemin

theprocessofitsdevelopment.

Keywords:Automobilesunroof;Designstructure

CLCNO.:TU318DocumentCode:AArticleID:1671-7988(2019)22-114-02

前言

汽车天窗是应人们乘车健康和舒适要求越来越高而产生

的技术。因此天窗的功能应该包括：美观、安全、健康、舒

适、美等全方位的需求。同时还需要满足通风要求，换气缓

和和行车安全等重要功能。

1天窗的基本结构

根据运动轨迹的不同，电动天窗分为内藏式和外开式两

种类型。这两种类型的在组成结构、运动原理方面基本相同。

随着用户对汽车外观的要求提高，内藏式天窗已逐步取代外

开式天窗，成为汽车天窗的主流形式。下面就以内藏式天窗

为基础，对电动天窗的结构和原理进行详细说明。

电机驱动系统包括微电机及电子控制系统，天窗的电子

控制系统主要由电源及电源继电器、开关、限位开关、电子

控制器（ECU）、执行器等组成。

运动执行机构是电动天窗的核心部分，负责控制天窗遵

循预定的轨迹来运动。通过运动执行机构，可以实现天窗的

外掀、关闭、内藏等动作。

框架则支撑着整个天窗系统，同时应具备排水、控制运

动方向等作用。

图1

作者简介：汤飞，就职于奇瑞商用车（安徽）有限公司。

汤飞等：汽车天窗系统的设计与开发

115

2运动原理

天窗运动如图所示。小定位销运动轨迹参数与天窗运动

轨迹参数的关系如图所示。

图2

运动执行机构的外掀是从关闭状态开始，软轴承带动连

杆向A方向运动，当小销轴到达导向块的导向槽最低点处后

继续向前运动，使大销轴与导向块的导向槽2接触后达到止

点，从而使车顶玻璃外掀。从关系图上看，当小定位销从斜

升段与关闭段的临界点沿着导向槽2斜升段下滑时，天窗开

始从关闭状态逐渐开启，直到滑到斜升段的最下端，天窗斜

开到极限位置，斜开的最大角度为α，在竖直方向斜开的最

大距离为h1。

运动执行机构的关闭状态是指车顶玻璃与车顶曲面完全

接合的状态。当从外掀状态向关闭状态运动时，软轴承沿B

向运动，使小销轴到达导向块的导向槽的中间段。从关系图

上看，当小定位销从斜升段的最低点沿着导向槽2斜升段向

上滑动时，天窗开始从斜开的极限位置逐渐斜降，直到斜升

段与关闭段的临界点，天窗即到达关闭位置。

在关闭状态下，软轴承带动连杆继续向B方向运动，小

销轴到达导向块的导向槽1的最高点拖动导向块运动，车顶

玻璃随之向后运动，此时滑枕也向后运动，直至达到限位开

关位置，整个天窗玻璃隐藏到车顶下部。从关系图上看，当

小定位销从关闭段与内藏段的临界点沿着导向槽2内藏段上

滑时，天窗开始从关闭状态逐渐斜降，直到滑到内藏段的最

高点，天窗斜降到极限位置，斜降的最大角度为β，在竖直

方向斜降的最大距离为h2。当天窗斜降到极限位置时，软轴

承带动连杆及导向块继续运动，滑枕也随之运动，直到天窗

玻璃内藏到车顶以下。

根据车型的具体结构和要求，可以确定天窗的斜升角度、

斜升高度、斜降角度、斜降高度和滑动距离，对参数α、β、

h1、h2及限位开关的位置进行设计。

3安装方式

内藏式电动天窗主要采用悬挂式安装结构，此种结构由

下往上（车内）安装，在加强环上的装配孔处焊有点焊螺母，

通过螺栓将天窗与加强件进行固定。天窗及车身结构中需要

具备排水系统，将渗进天窗的雨水能够及时地排到外部，同

时顶盖上需要设计翻边孔，另需要设计加强件能够和顶盖焊

接在一起。车身系统的制造过程非常复杂，而天窗的密封性

与顶盖的外观配合受尺寸精度的影响也是非常大的。

4密封排水设计

主动式密封是通过天窗与车顶之间的密封条进行密封，

以及天窗玻璃与天窗开口处密封条的密封，阻止灰尘及雨水

等进入天窗及车身内部。被动式密封（排水）设计通过天窗

玻璃周边的密封条与车顶翻边的密封接合，阻挡灰尘及大部

分的雨水。另外，天窗总成内部需要设计有流水槽和排水导

管，将少量从玻璃密封条与车顶接合处渗入的雨水排到车身

外部。

5结论

随着人类生活水平的不断提高，以及汽车工业的不断进

步，带天窗的乘用车已成为不可逆转的发展趋势，国内市场

仍有着巨大的发展空间，加速对电动天窗的自主设计研发进

度，早日使国产天窗占据主要市场，是建设汽车强国的重要

措施之一。

参考文献

[1]姜立标.现在汽车新技术[M].北京:北京大学出版社,2016.

[2]李朝晖.汽车新技术[M].重庆:重庆大学出版社,2012.