梁智勇
【摘 要】介绍汽车天窗的发展历史、基本类型、基本构成和一些新技术,以及在未来几年的发展前景.
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【期刊名称】《汽车零部件》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】5页(P50-54)
【关键词】汽车天窗;智能可控光技术;LED天窗
电动开启天窗
【作 者】梁智勇
【作者单位】桂林皮尔金顿安全玻璃有限公司,广西桂林541004
【正文语种】中 文
汽车天窗通过固定式或可操作打开的形式安装在汽车顶部，打开时可增加车内的空气流动，为车主及乘客带来新鲜的空气，同时也可增加视野，满足一些移动摄影的需求。1937年纳什汽车公司(Nash Motor Company)在其生产的一些车型中增加了天窗玻璃的配置，被认为是汽车行业里最早的汽车天窗模型。
而今天在各大主机厂最常见的滑动式打开天窗，则是由约翰.福特阿特金森(John Atkinson)1973年在Ford Lincoln Continental Mark IV车型(图1)上最先引入的[1]。
早期的天窗系统分为手动或者电动，但现在大部分都是电气或电子系统的。手动天窗(图2)可以分为手动杠杆驱动或者曲柄连杆驱动。电动天窗系统(图3)通常由一个电机和电缆采用导轨滑动的形式驱动。汽车天窗的主要功能有：通风换气、节能降耗、除雾、照明、开阔视野和健康舒适。
通过图4所示的天窗发展历史图可以清楚地看到：随着科技的进步和制造能力的提高，汽车天窗已经慢慢地由简单的一块玻璃，发展到造型美观、功能性能多样化和电子智能化集成化的一个系统工程。
2.1 内藏式天窗
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内藏式天窗系统(图5)是将一块可滑动的面板嵌于顶篷钣金和内衬之间，这样的设计将会损失一些车内乘客的头部空间。很早以前这样一块可滑动的面板通常是由金属喷漆而成，现在已经由带遮阳帘的玻璃面板所取代，也称之为Moonroofs。
2.2 外滑式天窗
顶部安装的外滑式天窗(图6)是目前最流行、主机厂采用最多的一种天窗形式。这种结构需要在汽车顶篷钣金上开一个很大的口子，玻璃面板通过两侧安装好的导轨进行滑动打开，不会损失车内头部空间，但需要配合导流板降低风噪。
外用贴剂2.3 全景天窗
全景天窗(图7)一般面积较大，甚至是整块玻璃的车顶，坐在车中可以将上方的景象一览无余。全景天窗的优点是视野开阔、通风良好。不过全景天窗也有一些缺点：成本较高；落尘需要清理，否则影响视线；车身整体刚度下降，安全系数降低。主机厂需要有一定的经验知识，在设计时需要模拟和验证采用全景天窗时整车的刚度。
2.4 多功能天窗
多功能天窗(图8)一般由2片或3片以上的天窗玻璃组合而成，并集合了当下最新的一些技术和理念。一般用在豪华车和概念展车上，这些技术会逐渐通过降低成本、增加实用性慢慢进入到寻常家庭轿车。
主要构成零件有见图9。
4.1 智能可控光技术
智能可控光技术是指车内驾驶人员手动或自动通过悬浮颗粒装置(Suspended Particle Device，SPD)操控室内灯光系统的技术。该技术可以在几秒钟之内改变天窗玻璃对射入光线的透射率，从几乎全黑变为透明状态，见图10。
基本原理(图11)：通过改变输入电压值来控制天窗玻璃中SPD膜内的分子排列(图12)，从而可以调节进入车内的日光量和热量。
该技术带来的好处：
(1)几秒钟之内快速调节进入汽车的日光量、眩光量和热量。
(2)在设计上避免了传统汽车在头部空间上的盲区，增加了头部空间感。
(4)降低空调的负载，节约能源。
(5)用户可自行控制阳光进入玻璃，享受自然阳光带来的心理和生理上的正面效应。
(6)引入最新的前沿技术，为汽车销售增加亮点。
该技术已在一些中高端汽车上成熟应用(见图13—14)，并有了良好的市场反馈，目前国内的各大主机厂也在准备引入该技术。同时该技术也逐渐应用到在住宅、办公室、机舱和火车玻璃上。
4.2 LED环境照明天窗
随着汽车越来越普及，人们对整车性能和舒适性的要求也越来越高，以前传统车内普通的照明灯已经无法满足人们的要求。LED在汽车灯光照明上的应用这几年突飞猛进，汽车主机厂把LED技术应用到前大灯、侧灯和尾灯得到了用户和市场很好的反响。目前宝马、PSA、奥迪、奔驰和特斯拉等OEMs都陆续推出了LED照明天窗，让人们眼前一亮，同时感叹科技的日新月异。
基本原理：通过将LED元件集成到天窗玻璃上形成电子回路，从而起到照明和美观的效果。LED晶片见图15， LED集成PCB板见图16。
基本结构：LED元件通过粘接或者内嵌安装在天窗玻璃总成里，并由线束或汇流牌等连接到车身电路。
LED元件布置在玻璃周边(见图17)，通过注塑包边将其封装，参考文献[2]。LED位置示意见图18。
LED元件集成在PCB板或者银浆上，布置在天窗玻璃面上。玻璃面LED布置断面见图19。
在汽车上，同样的日间行车灯，LED元件的能耗仅为卤素灯的1/20。LED元件的成本也逐年大幅降低，并且目前成本和价格仍然在以每年20%以上的幅度下降。目前用在汽车上的LED元件基本都能达到50 000 h的水平，而知名的汽车灯光供应商则能够提供寿命达100 000 h的LED元件，相比之下，氙灯的寿命仅为3 000 h左右。
特斯拉Tesla今年在日内瓦车展上展出了一款天马行空想象力和创造力的概念车——XchangE(见图20)，里面的LED天窗给所有人带来了视觉上强烈的震撼。
随着现代汽车电子化和智能化的迅猛发展，汽车天窗也由原先单纯机械化发展到了集合了电子、光学、材料学和光伏能源等技术的高科技产品。虽然汽车天窗产生并发展于欧洲，随着中国成为世界上第一大汽车市场，中国将会成为汽车天窗蜕变到智能天窗的最大战场。
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