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        車窗對車門結(jié)構(gòu)設(shè)計影響簡析

        2021-09-10 07:22:44鮑朕
        交通科技與管理 2021年3期

        鮑朕

        摘 要:車窗是汽車重要的組成零件之一,其設(shè)計除了美觀要求,還要滿足采光,通風(fēng),密封,為駕駛員及乘客提供足夠的視野功能。布置位置有前后風(fēng)擋,側(cè)窗,還有天窗。車窗造型設(shè)計往往對司乘人員的視野,駕乘感受,美觀,空氣動特性等方面都有較大影響。車門可移動的側(cè)窗通過車門玻璃升降結(jié)構(gòu)及玻璃導(dǎo)槽實現(xiàn)其穩(wěn)定運動及密封功能。本文通過對車門側(cè)窗及其周邊環(huán)境件的設(shè)計的研究,圍繞結(jié)構(gòu)設(shè)計,簡單介紹側(cè)窗作為車門系統(tǒng)設(shè)計輸入的重要性,為今后類似產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計提供參考及借鑒。

        關(guān)鍵詞:車門側(cè)窗;結(jié)構(gòu)設(shè)計研究;車窗造型

        0 引言

        車門系統(tǒng)設(shè)計是整車系統(tǒng)開發(fā)的重要組成部分,其中玻璃大面作為最早定義好的造型輸入,直接或者間接影響整個車門系統(tǒng)的設(shè)計,本篇著重介紹玻璃造型面在車門設(shè)計過程中的作用。

        1 玻璃造型曲率對制造的影響

        車門玻璃目前多采用鋼化玻璃,厚度多為3.5 mm,

        3.85 mm。為了實現(xiàn)車身設(shè)計的曲線美感,車門玻璃又以往的單曲率逐漸變?yōu)殡p曲率,即在橫縱兩個方向都存在曲率。該玻璃在車身高度和長度方向均有弧度,可以與車身曲線完美契合,達到整車造型曲線的流暢。但曲面玻璃生產(chǎn)較平面玻璃的生產(chǎn)工藝更加復(fù)雜,成本也越高。因此,在造型凍結(jié)之前,與玻璃供應(yīng)商確認玻璃造型曲率,分析可成型性極為重要。結(jié)合以往經(jīng)驗,盡量保持玻璃水平方向曲率均勻,建議最大與最小曲率差值小于60 000 mm,同時最小曲率半徑最好能大于1 500 mm,避免因工藝難度太大而導(dǎo)致的制造成本增加,合格率降低。

        2 雙曲玻璃的要求

        汽車車窗雙曲率設(shè)計過程中,結(jié)構(gòu)工程師需要考慮到造型部門車窗的CAS面(汽車初步造型面)及車門數(shù)據(jù),具體要求一般如下:

        (1)擬合出的玻璃面盡量與CAS面相同。

        (2)玻璃升降運動過程中,運動軌跡面與玻璃導(dǎo)軌之間的變化誤差盡量小。為了保證車窗升降運動過程中平穩(wěn),除了制造過程中對曲率質(zhì)量進行保證外,設(shè)計過程中的分析模擬必不可少,在產(chǎn)品設(shè)計中,可以借助計算機軟件對玻璃運動軌跡進行分析,可以初步判斷其設(shè)計運動軌跡是否滿足要求。檢查不同運動狀態(tài)下的玻璃與原始玻璃造型大面的偏差,單曲率不應(yīng)該有偏差出差,雙曲率偏差應(yīng)該小于1 mm。

        3 車窗對車門密封面的影響

        與車門側(cè)窗起到密封功能的零件主要有玻璃導(dǎo)槽,外水切等。由于密封系統(tǒng)一般選擇TPE或者EPDM軟性材料,且均有擠出的均勻斷面,因此,保證均勻的密封就尤為重要。玻璃面與密封系統(tǒng)保持均勻斷面除密封功能可以得到保證外,還可以給玻璃提供均勻的內(nèi)外側(cè)壓縮力,來保證穩(wěn)定升降。在設(shè)計過程中,無論是腰線還是玻璃導(dǎo)槽,當(dāng)確定斷面結(jié)構(gòu)之后,CAD數(shù)據(jù)的引導(dǎo)線一定要符合玻璃面的曲率,保證玻璃面與密封條接觸的任何位置,均有相同的位置對應(yīng)關(guān)系,即保證均勻斷面(均勻斷面意味著兩側(cè)密封唇邊以相同,大小適當(dāng)?shù)牧εc玻璃接觸。)如圖:

        1.玻璃導(dǎo)軌2.玻璃3.玻璃導(dǎo)槽4.內(nèi)飾板

        5.外水切6.內(nèi)水切

        由此可以很容易地了解到,一旦密封條本身結(jié)構(gòu)斷面確定,玻璃面的位置及曲率決定了密封條的位置及軌跡,密封條的位置一旦確定,與其安裝配合的裝飾亮條的位置也就確定了。因此,作為結(jié)構(gòu)工程師來說,一般當(dāng)拿到造型A面數(shù)據(jù)的時候,除了玻璃曲率本身可制造性外,還要確保裝飾條甚至A/B柱飾板應(yīng)該與玻璃大面平行。

        4 玻璃對車門鈑金的影響

        從上面內(nèi)容了解到,飾條及密封條的位置均有玻璃面決定,整個密封系統(tǒng)又安裝在車門鈑金上面,由此可以得出,鈑金密封安裝面的位置同樣由側(cè)窗確定。在CAD設(shè)計中,當(dāng)鈑金斷面結(jié)構(gòu)凍結(jié)之后,其安裝面的引導(dǎo)線同樣要與密封系統(tǒng)一樣,平行于車門側(cè)窗造型面,如圖3,A與B永遠是恒定值。

        鈑金的位置一旦確定,考慮到車身框口密封同樣要求均勻的密封,均勻的壓縮力的理論,我們就可以很容易理解框口密封條的位置也確定了,同理,車身框口法蘭的位置也就定了下來。最后會發(fā)現(xiàn),原來側(cè)窗面到車身法蘭的距離是恒定的(只考慮腰線以上)。

        5 玻璃面對內(nèi)飾的影響

        為了保證內(nèi)飾與車身匹配的美觀,通常在內(nèi)飾A/B/C柱設(shè)計的時候,同樣遵循“平行”原則,這也可以保證內(nèi)飾蓋板與周圍環(huán)境間均勻的縫隙面差。

        由此可知,玻璃面作為車身設(shè)計的最為關(guān)鍵的造型輸入,必須盡早的確認凍結(jié),否則在同步開發(fā)的過程中,一旦玻璃曲率發(fā)生改變,會對整個車門系統(tǒng),車身結(jié)構(gòu)設(shè)計甚至內(nèi)飾零件部造成巨大的影響。

        6 結(jié)束語

        本文主要闡述車門側(cè)窗與周邊環(huán)境件的設(shè)計關(guān)系,以及需要重點考慮的設(shè)計要點,同時結(jié)合日常工作中的實際案例,整理歸納入文中,希望在今后的整車開發(fā)中對以上內(nèi)容進行參考,避免出現(xiàn)一些不必要的設(shè)計問題。

        參考文獻:

        [1]文勇.車門及車窗設(shè)計要點淺析[J],經(jīng)營者,2015(9):75-76.

        [2]潘冬冬,馬浩.一種汽車門窗雙曲率玻璃設(shè)計方法與流程[P].X技術(shù),2017-02-02.

        [3]《汽車工程手冊》編輯委員會.汽車工程手冊設(shè)計篇[M].人民交通出版社,2001.

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