车用遮阳板耐久试验装置的研究

车用遮阳板耐久试验装置的研究

鲍亿凡，丁珺，吴军，江寅超，高雄

理化及环境实验室

【摘 要】 作为汽车整车中重要的零件遮阳板总成,其耐久性转动性能就显得尤为重要。本文通过对汽车行业标准，吉利主机厂，江淮汽车主机厂等主机厂标准的研究，设计制造一种结构简单、体积小、测试稳定可靠、操作简单、并能利用可程式高低温试验箱实现汽车遮阳板在模拟环境下的转动耐久性测试装置。

【关键词】 遮阳板，耐久性测试

0 引言

作为汽车整车中重要的零件之一遮阳板总成,其耐久性转动性能就显得尤为重要,汽车遮阳板安装在汽车前挡风玻璃上部横梁上,是为前座乘员提供遮挡太阳光及防眩目功能的悬挂运动件,其转动耐久性能的好坏直接决定了汽车遮阳板的使用寿命,转动耐久性能失效则遮阳板会发生晃动、下垂等现象,影响驾乘人员的驾驶视野和行车安全。

有关资料显示,当顾客初次进入汽车乘员室内时,有多达40%的人会去触摸以及转动汽车遮阳板,可见遮阳板的舒适性和使用的功能性对提高整车品质非常重要。为了提高汽车遮阳板的使用寿命,设计和生产出质量更好的汽车遮阳板,有必要对汽车遮阳板的转动耐久性进行测试。笔者在过去的一年多时间通过对于不同主机厂对于汽车遮阳板的技术要求研究，对遮阳板转动耐久性的测试装置与设备共同研究探讨及实践,在开发过程中以提出该测试装置需要拥有的功能,这些功能的结构是怎样,不同功能之间是如何进行衔接,在功能结构设计上以需解决的问题,完成问题解决方案的思路进行,最终实现汽车遮阳板在模拟环境下转动耐久性测试装置的开发,同时完成测试装置的测试方法。

本文通过对汽车行业标准，吉利主机厂，江淮汽车主机厂等主机厂标准的研究，设计制造一种结构简单、体积小、测试稳定可靠、操作简单、并能利用可程式高低温试验箱实现汽车遮阳板在模拟环境下的转动耐久性测试装置。

1 技术要求

通过对不同主机厂对于遮阳板的耐久试验技术要求的比较，总结出以下遮阳板耐久性的技术要求：主要是按规定加载一定的力矩，方向，试验时间，次数等要求。

1.1操作力矩测量

绕X轴旋转（上下方向）的操作力矩

需要将遮阳板固定在专用夹具上，在外边缘中间位置装上测力器（如图），并且垂直于本体表面，在任意位置上，测定刚开始转动时的数据。操作力矩由公式求出：

TX=WX·LX/1000

式中TX——操作力矩，N·m；

WX——操作力，N；

LX——测力器到X轴线的距离，mm。

图1. 绕X轴操作力矩示意图

1.2 绕Y轴旋转（上下方向）的操作力矩

需要将遮阳板固定在专用夹具上，顶端装上测力器（如图），并且垂直于本体表面，在任意位置上，测定刚开始转动时的数据。操作力矩由公式求出：

Ty=Wy·Ly/1000

式中Ty——操作力矩，N·m；

Wy——操作力，N；

Ly——测力器到y轴线的距离，mm。

图2. 绕Y轴操作力矩示意图

2. 遮阳板的操作耐久性试验

2.1 绕X轴转动（上下方向）耐久性试验

需要将遮阳板安装在专用夹具上，按照各类标准或者协商的要求的运动周期，绕X轴做规定角度（如0°~90°）的规定次数的往复运动。

图3. 绕X轴往复运动示意图

2.2绕Y轴转动（左右方向）耐久性试验

需要将遮阳板安装在专用夹具上，按照各类标准或者协商的要求的运动周期，绕Y轴做规定角度（如0°~90°）的规定次数的往复运动。

图4. 绕Y轴往复运动示意图

经过以上X轴及Y轴的耐久性试验后，需要对试验后的遮阳板进行操作力矩的测量，需要满足各标准不同的要求。

2 设计原理及设备使用

分析各试验标准原理分析：

见遮阳板耐久性试验方法比较

通过以上不同标准分析，对于旋转的要求方法基本上是相似的，只是对于翻转的次数，试验的环境温度有不同的需求。

目前笔者已知的市面上的设备需要连接电脑才能进行操控，设备体积较大，如需要在指定温度下进行遮阳板耐久试验，工装的移动不是很方便，再者X轴测试翻转角度大都在0~180°，Y轴翻转的角度在0~90°，虽说已经可以满足部分需求，但是对于更大角度的试验则无法满足，因此需要涉及一种精度高、效率高能够满足遮阳板耐久试验要求的台架设备。

图5. 设备外廓示意图

我司设计的遮阳板耐久装置（图5）采用SIEMENS的可编程控制器SIMATIC S7-1200控制MAXON的无刷电机的正反转，靠工装夹具夹住被测遮阳板，使遮阳板可以反复翻转，实现耐久试验的测试目的。在SIEMENS的人机操作界面上，可以控制翻转的次数、速度、角度等，可以显示测试的次数、电机的速度电流等数据。电机及工装夹具可以在环境仓内使用，可以接受-30~80℃环境下的测试要求。

2.1 设备使用

本台设备的主要以电脑控制遮阳板的翻转运动，在使用电脑设置运行程序，输入基础参数，即可以自动计算出各项数据并运行。 例如：设置在X轴、Y轴翻转时的初始参数，左、右接近开关限位的角度位置，翻转的时间，左、右转等待的时间，点动的转速等。设置参数后，系统会自动计算出，在自动运行模式下，电机的转速等。

设备的运行模式有两种分手动运行模式和自动运行模式，在手动模式下，先点击“准备”按钮,根据开始设定的点动转速，按“左转”按钮保持不放，遮阳板左转，松开后停止；按“右转”按钮保持不放，遮阳板右转，松开后停止。手动模式时，左、右的限位开关不起作用，需要操作人员根据实际情况谨慎操作。手动模式下可满足调试样品或者设备的需求，简单操作。

在自动模式下，先设定X轴方向试验需要的次数，把遮阳板手动翻转到起始位置（0°或者180°），然后点击“准备”按钮, 再点击“运行”按钮，装置就开始根据设定的翻转次数、翻转的时间、翻转的角度、翻转等待时间自动运行试验。如果要做遮阳板在左右方向的耐久性翻转试验，可以点击“Y轴画面”按钮，跳转到Y轴操作界面，程序也自动切换成Y轴运行模式。自动模式下仅需输入部分参数，即可实现试验自动进行和停止。

测试方法

2.1.1对遮阳板X轴进行检测（见图6、图7）

图6. 遮阳板X轴安装方式（正面）

图6. 遮阳板X轴安装方式（正面）

将遮阳板以图示位置装入测试机上（见图6，但此时两个遮阳板夹持件远离遮阳板），用拉力计拉住遮阳板X轴的对面（在宽度上），使其绕遮阳板X轴转动，记下所需的扭力。将左右两个遮阳板夹持件（安装在遮阳板转臂上）靠近遮阳板使遮阳板卡在两个夹持件槽中，锁住遮阳板夹持件。接通电源，在控制箱的触摸屏上输入需要的测试总时间、周期时间、停歇时间等即可进行对遮阳板绕X轴的转动耐久测试。测试完毕，松开遮阳板夹持件使其远离遮阳板，再次用拉力计拉住遮阳板X轴的对面（在宽度上），使其绕遮阳板X轴转动，记下所需的扭力，比较后者的扭力是否超出前者扭力的允许范围。

2.1.2遮阳板Y轴进行检测（见图三、图四）

图8. 遮阳板X轴安装方式（正面）

图9. 遮阳板X轴安装方式（反面）

转动遮阳板转臂使遮阳板处垂直于水平面位置（遮阳板X轴脱离自身卡槽），此时遮阳板Y轴中心线在前后方向上与电机组件回转中心对齐，锁紧水平滑块。在整个移动过程中，高低位置没变，所以在经过以上所有步骤后遮阳板Y轴与电机回转中心同心，并且垂直滑块无需调节。转动遮阳板转臂使遮阳板回复至水平面位置（见图9）。将遮阳板X轴端往上翻起一点至X轴脱离自身卡槽，并以此为转动的起点和终点。接通电源，在控制箱的触摸屏上输入需要的测试总时间、周期时间、停歇时间等即可进行对遮阳板绕Y轴的转动耐久测试。

5 结语

通过研究对标主机厂的方法标准研究，在耐久试验上，主要的区别在于试验的次数及环境的要求，而对于在市面上在售的设备也有缺点，如翻转角度最大值需要提升，在进行环境要求的试验不够便捷。

本次课题所设计的设备由推车、控制箱、遮阳板测试机组成。可对遮阳板在高温（低于80°）、常温、低温（高于-40°）环境下进行测试。适合所有乘用车型正、副司机座两侧的遮阳板进行绕X、Y轴的翻转测试。一机多用，集多种测试功能于一体，精度高、效率高，小巧、美观、便携等特点，可以为大部分零部件厂商及主机厂提供遮阳板耐久试验。

【参考文献】

[1] 国家发展和改革委员会. QC/T 629-2005 汽车遮阳板

[2] 安徽江淮汽车股份有限公司. Q/JQ8201-2012 汽车遮阳板技术条件

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