覃星翠 ，康意誼 ，李 輝 ，方 星

（1.上海交通大學，上海 200240；2.上汽通用五菱汽車股份有限公司技術中心，廣西 柳州545007）

汽車A柱障礙角是衡量駕駛員前方視野好壞的重要指標之一，直接影響駕駛的安全性。在新車型開發(fā)過程中，設計出較小的A柱障礙角可體現(xiàn)新車型的優(yōu)勢，有利于提高產品的市場競爭力。A柱障礙角的大小與車體、車門、內飾、外飾等系統(tǒng)的零件布置與設計相關。減小A柱障礙角要考慮眾多零件結構更改的可行性，還要考慮整車尺寸、造型特征的匹配。因此實現(xiàn)較小的A柱障礙角目標，是整車系統(tǒng)多次綜合評估選擇的結果。為減少新車型開發(fā)的設計反復，本文對減小A柱障礙角常用的設計方法進行總結，基于典型截面分析其影響，并進行實際應用舉例。

1 A柱障礙角測量方法

1.1 A柱障礙角GB(國標)測量方法

GB 11562-2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》要求，每根A柱雙目障礙角不得超過6°，對于防彈車輛，該角度不超過10°，具體測量方法如下。

按圖1所示在A柱上做兩個水平截面，即:（a）A柱S1截面：從Pm點向前作與水平面向上成2°的平面，過此平面與A柱相交的最前點作水平截面；（b）A柱S2截面：從Pm點向前作與水平面向下成5°的平面，過此平面與A柱相交的最前點作水平截面[1]。

圖1 A柱障礙角水平截面示意圖

將 S1，S2截面投影在P點所在的水平面內，在該平面內測量雙目障礙角，如圖2所示。E1和E2的連接線繞P1旋轉，使E1至左A柱的S2截面外側的切線與E1、E2連線成直角，從E1向左A柱的S2截面外側作切線和從E2向左A柱S1截面內側作切線，從E2點作前一切線平行線，與后一切線所成的平面視野角度即為駕駛員（左）側的A柱雙目障礙角[1]。

圖2 雙目A柱障礙角測量示意圖

1.2 A柱障礙角實際測量說明

從A柱障礙角截面結構可看出，S1、S2截面的最前點即為A柱外板的最前點。由S1截面確定的右側視野線在前風擋的黑邊上。由于駕駛員坐姿高度差異，S2截面存在切到前門玻璃導軌和切不到前門玻璃導軌兩種情況，如圖3、圖4所示，前者在減小A柱障礙角分析時更加復雜。轎車因駕駛員坐姿較低，通常S2截面切到前門玻璃導軌。

圖3 S2截面切到玻璃導軌

圖4 S2截面未切到玻璃導軌

按S1及S2截面位置，測量A柱障礙角包含的零件包括左A柱內外板、左前門外板、前擋風玻璃黑邊、左前門框膠條、左前門窗玻璃膠條、外后視鏡底座、A柱內飾板等。

2 減小A柱障礙角的主要方法及應用

典型斷面可將外觀內飾設計要求、工程要求、法規(guī)要求、人機工程要求等有效結合起來，利用典型截面進行整車布置設計，可減少設計工程反復，提高設計質量。因此，結合典型截面進行A柱障礙角相關零件設計可行性分析，可有效提高A柱障礙角設計效率。下文根據乘用車A柱障礙角相關的設計經驗，將典型截面運用到減小A柱障礙角相關的影響分析中，提出八個常用于減小乘用車A柱障礙角的設計方法，并進行實際應用。

2.1 減小A柱截面大小

2.1.1 減小前擋風玻璃黑邊寬度

因為更改范圍較小，減小前擋風玻璃黑邊寬度是減小A柱障礙角最常用的方法。如圖5所示，通過壓縮玻璃花邊到A柱外板之間的距離使花邊線外移。通過對標車型分析，結合車型制造實際及外觀感知評估，確認可否減小前擋玻璃到鈑金距離1 mm、玻璃膠面寬度2mm、玻璃膠條到鈑金距離2’mm、A柱內飾板到鈑金距離3 mm、內飾板厚度4 mm、內飾板到黑邊距離5 mm、花邊寬度6 mm等尺寸。某車型A減小前擋風玻璃黑邊6.4 mm，A柱障礙角減小0.6°，分析數據如表1所示。

圖5 A柱典型截面（T07A）

表1 某車型A前擋風玻璃黑邊寬度對比

2.1.2 減小A柱腔體尺寸

A柱腔體大小需考慮A柱鈑金沖壓、強度要求、重量控制要求，由制造、安全及重量相關區(qū)域共同確定。如圖6所示，某車型B腔體初始設計A柱腔體寬度為46 mm，由于A柱障礙角過大，需分析通過減小A柱腔體可否實現(xiàn)A柱障礙角目標。經分析對標車型結構及進行CAE計算，確認車型B A柱腔體減小8 mm、內板板厚增加1 mm，可使A柱障礙角減小0.8°，同時滿足制造要求。

圖6 某車型B A柱腔體大小

2.1.3 減小前門框寬度

門框寬度對于A柱障礙角的影響僅次于黑邊寬度[2]。門密封膠條和膠條卡槽結構對門框總寬度影響很大。如圖7所示，通過改變門密封膠條卡槽結構，使門框總寬度依次減小。表2中，某車型C通過分析對標車型結構，減小前門框到A柱外板間隙7、前門框寬度8（見圖1），使前門框總寬減小3.6 mm，由此A柱障礙角減小了0.3°.

圖7 門密封膠條安裝結構

表2 某車型C前門窗框寬度對標

2.2 前門玻璃導軌前移

此方法適用于S2截面切到玻璃導軌的車型。對于外后視鏡布置玻璃導軌前的車型，需滿足外后視鏡底座安裝空間。同時，分析導軌前移對前門前分縫、玻璃寬度的影響。如某車型D，為使導軌前移，在滿足沖壓和外飾裙板安裝要求的前提下，將前門前分縫到前輪弧距離 L（見圖 8（a））減小 14.8 mm.在滿足翼子板到輪胎包絡間隙要求的情況下，通過實測對標車輪罩和輪胎的間隙分析，將前輪罩周圈減小8 mm.因此，前門玻璃導軌可前移24.8 mm，使A柱障礙角減小0.4°.

圖8 某車型D前門玻璃導軌前移截面分析

2.3 增加A柱三角窗

除考慮造型因素外，設計三角窗主要為了減小A柱前方視野盲區(qū)。尤其針對外后視鏡布置在A柱三角區(qū)的車型，S2截面切到外后視鏡時，A柱障礙角往往偏大。此時，A柱增加三角窗是減小A柱障礙角常用的方法。常見的A柱三角窗結構形式如圖9所示。

圖9 常見A柱三角窗形式

如圖10，某車型E A柱如無三角窗而增加裝飾蓋，則A柱障礙角為9.9°，已大于6°國標要求。因為S2截面切在三角區(qū)中部，此時A柱三角區(qū)處增加三角窗，則A柱障礙角外限線點向前內移，可大大減小A柱障礙角。

圖10 某車型E A柱障礙角測量

2.4 調整A柱角度

2.4.1 加大A柱后傾角

從汽車外造型看，A柱后傾與前擋風玻璃后傾的趨勢相似，可用前擋風玻璃傾角A130-1評估A柱后傾程度，如圖11所示。按國標測量方法，A柱障礙角隨A130-1增大而減小[2]，即擋風玻璃越傾斜A柱障礙角越小。因此，在駕駛員眼點位置不變的情況下，可通過加大A130來減小A柱障礙角。調整A柱后傾角，對車型特征的影響主要包括A柱三角區(qū)、前擋側面、前門分縫、前門窗的變化，同時需評估前門進出空間的影響。如圖12，為減小保證前門進出空間的影響，某車型F將A柱在門洞控制點處繞Y軸逆時針旋轉2°，最終使A柱障礙角減小0.5°.

圖11 A130-1示意圖

圖12 某車型F加大A柱后傾角

2.4.2 減小A柱內傾角

與A柱后傾相似，A柱內傾程度可用前門側窗玻璃內傾角A122-1來評估，如圖13所示。按國標測量方法，A柱障礙角隨A122-1增大而增大[2]，即側窗玻璃越斜A柱障礙角越大。駕駛員眼點不變時，如側窗內傾角加大，則S2截面外視野限制點Y向外移，也可知A柱障礙角變大，如圖14所示?？芍?，減小A122-1可使A柱障礙角減小。圖15中，某車型G減小A122-1，即 S2截面外視野限制點內移10 mm（Y=10 mm），A 柱障礙角由 3.3°減小到 2.3°.

圖13 A122示意圖

圖14 S2截面Y值

圖15 某車型G Y值

2.5 發(fā)蓋C點與窗臺線下移

此方法主要是評估駕駛員H點與C點高度變化對A柱障礙角的影響。如圖16，從外造型變化趨勢看，一般抬高駕駛員H點，C點高度H120-1隨之加大；C點抬高，則窗臺線也隨之抬高。如H點及A柱不變，C點窗臺線抬高則三角窗和外后視鏡底座安裝區(qū)域同步抬高且后移，則導致S2截面視野外限制點向后外移，最終使A柱障礙角加大。圖17中，某車型H為滿足行人保護法規(guī)，上抬C點同時上抬腰線，則增加了三角窗尺寸和后視鏡的安裝區(qū)域，導致A柱障礙角加大。由此可知，當C點過高時，可將其下移以減小A柱障礙角。

圖16 C點與窗臺線高度示意圖

圖17 某車型H上抬C點與窗臺線

3 結束語

減小乘用車A柱障礙角可從以下方面進行分析。從車型實際出發(fā)，綜合評估造型、工程、性能及成本要求，最終確定A柱障礙角過大問題的解決措施。

（1）進行A柱典型截面T0A分析，減小前擋風玻璃黑邊寬度、A柱腔體尺寸及前門框寬度。

（2）對于S2截面切到前門玻璃導軌的車型，可適量前移前門玻璃導軌；如造型允許，可考慮增加A柱三角窗。

（3）如通過以上方法仍達不到A柱障礙角設計目標，可加大A柱后傾角及減小A柱內傾角。

（4）前期定義C點位置時，需綜合評估C點對A柱障礙角的影響。如C點過高，則將其下移可減小A柱障礙角。

[1]GB11562-2014，汽車駕駛員前方視野要求及測量方法[S].

[2]阮浩峰，趙 毅，張 瓊，等.基于UG的A柱障礙角量化分析[J].上海汽車，2014，（5）:45-49.