車門玻璃升降平順性研究及應用

張建偉，唐淳，俞燕

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

車門玻璃升降平順性研究及應用

張建偉，唐淳，俞燕

（安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

本文通過對玻璃升降阻力進行分析，識別影響玻璃升降平順性的因素，提出了優化玻璃升降系統設計的一種方法。

玻璃；阻力；平順性

CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)04-57-03

引言

車門玻璃升降平順性是指汽車車門玻璃上升、下降的順暢性、穩定性。玻璃升降是車主在日常駕駛中使用最頻繁的功能之一。玻璃升降問題直接導致車主對車輛品質的抱怨，并影響到潛在車主購車意愿。因此玻璃升降系統的設計越來越受到各大主機廠的重視。

玻璃升降系統主要是玻璃與支撐運動結構組成。基于部分問題車型項目分析文件來看，玻璃運動校核的設計基本都注重對數據的導軌弧度和運動間隙校核，系統阻力布置也是按照慣例經驗來處理，沒有對玻璃升降阻力的進行分析。導致玻璃升降過程中存在偏轉現象。

1、玻璃升降系統的組成

本文以單導軌繩輪玻璃升降器進行說明，玻璃升降系統的組成：玻璃升降器、玻璃、玻璃呢槽、內外劈水條。玻璃升降器電機驅動玻璃沿著玻璃升降器導軌中運行，玻璃前后部位的呢槽，內、外劈水條起到夾持玻璃、適度密封、減少水流入車門的作用。詳見圖1，玻璃升降系統構成示意圖。

2、玻璃升降臺架試驗研究

2.1玻璃偏轉現象

描述：玻璃上降時，玻璃先平穩上升。然后玻璃向A柱偏轉，偏轉嚴重時在B柱處玻璃存在脫出玻璃呢槽現象。最后玻璃上升到頂端時玻璃又偏轉到正常升降軌跡。參見圖2，玻璃升降偏轉示意圖。

2.2 玻璃偏轉驗證

保持升降器自身狀態，對內、外劈水條狀態和兩側呢槽截面進行變更驗證，發現不同的呢槽斷面會導致A柱、B柱對玻璃的阻力不一致。對玻璃升降偏轉存在影響。內、外劈水條斷面的變更對玻璃偏轉幾乎無影響。

保持內外劈水條和呢槽狀態，對玻璃升降器變更驗證，導軌位置前后變化對玻璃平穩性存在影響。但是導軌位置變化引起玻璃對呢槽一定程度的磨損。

因此需要對玻璃升降的系統阻力進行分析和優化。

3、玻璃受力的分析

3.1 系統受力分析

車門玻璃上升時，受到玻璃升降器向上的驅動力。玻璃受到向下的重力，玻璃前后呢槽的阻力，內、外劈水條的阻力。

玻璃升降時。首先，玻璃在最低點，玻璃上邊緣處在內、外劈水條下部，此時內、外劈水條無對玻璃無阻力；其次，隨著玻璃上升到玻璃完全露出內、外劈水條過程中，內、外劈水條對玻璃的阻力是一直在變化的；再次，玻璃受到穩定的內、外劈水條的阻力；最后玻璃在頂端停住。

當玻璃全部露出內、外劈水條上方時，對玻璃升降過程的受力進行分析。參見圖3。

3.2 分析設定

（1）玻璃升降阻力設定：

玻璃重力Mg，g為重力加速度

前導軌處呢槽阻力F1

劈水條阻力F2

后導軌處呢槽阻力F3

（2）具體設定：

玻璃前導槽距平衡點距離L1

內、外劈水條中心點距平衡點距離L2玻璃后導槽距平衡點距離L3

玻璃重心連線距玻璃后升降線距離L4

玻璃升降線與Z向角度α

根據力矩平衡原理：

其中，L為玻璃兩端距離，等同于玻璃兩邊升降線。Lg為玻璃重心在玻璃受力部位的投影。

由公式（1）、（2）、（3）、（4）、（5）可得：

由公式②、③、④可得出平衡點的位置，將計算出的平衡點的位置，然后將平衡點位置向A柱移動，使車門玻璃上升時沿著B柱運行，移動的距離大小根據系統各部件阻力值、角度α及整個玻璃升降系統結構有關，具體移動距離根據各個主機廠情況有所不同。

經過分析，玻璃在上升時均要保證沿著B柱運行，此時玻璃才能不會產生偏轉現象。

玻璃下降時，呢槽，內、外劈水條的阻力相反，采取同樣的分析方法，本文就不再重復。

4、升降阻力的分析及優化

在玻璃升降系統布局合理的前提下，某車型的玻璃在升降過程中還是存在向A柱偏轉，因此確定玻璃升降的阻力需要優化。

阻力主要是玻璃重力，呢槽阻力、劈水條阻力。因為玻璃重量由玻璃大小和厚度決定，玻璃大小由造型確定，而玻璃厚度基本根據整車的定位及對NVH的要求水平確定。因此如何調整呢槽阻力和劈水條的阻力尤其重要，因此本文重點對呢槽阻力和劈水條的阻力進行分析。

4.1 呢槽阻力的分析和優化

玻璃在呢槽運行時，受到的阻力為滑動阻力，因此在保持呢槽對玻璃有效的加持，防止玻璃在呢槽中晃動量過大，如何有效降低摩擦力。

分析設定：

（1）呢槽材料采用EPDM，涂層采用水基噴涂；

（2）在降低阻力同時，需要考慮和滿足呢槽的氣密性、水路流向和對玻璃的夾持力要求；

對車門A、B柱的呢槽壓縮負荷進行分析。

根據呢槽每個作用唇邊對玻璃的壓合力，根據呢槽滑動摩擦系數μ1，計算出呢槽對玻璃的滑動阻力。見表1某車型的統計值。必要時增加對玻璃偏轉D0±2壓合力的分析，以便對裝置的極限狀態進行考察。

表1

4.2 內外劈水條阻力的分析和優化

玻璃在運行時，受到內、外劈水條的阻力為滑動阻力，內外劈水條的阻力在玻璃升降初期是變化的，后期阻力處于穩定狀態。內外劈水條對玻璃有一定的的加持作用，劈水條起到一定的防水和隔塵的作用。對車門內、外劈水條載荷進行分析：

根據內外劈水條各個唇邊對玻璃的壓合力，根據唇邊滑動摩擦系數μ2，計算出對玻璃的滑動阻力。見表2某車型的統計值。必要時增加對玻璃偏轉D0±2的分析。

表2

通過對呢槽，內、外劈水條斷面進行CAE分析和計算，充分了解了呢槽、內外劈水條的阻力值。計算結果有效的支撐了對玻璃升降器系統的受力分析。

通過對呢槽，內、外劈水條實物進行力值測試，然后優化CAE分析結果，多輪次實驗之后，CAE對呢槽、內外劈水條分析準確率可以達到90%。

5、結束語

通過上述分析，對玻璃升降的受力進行了系統梳理，通過對呢槽、內外劈水條進行CAE分析，明確阻力值并確定玻璃升降平衡點的位置移動，使玻璃升降更加平穩。

總之，使計算方案、布置要求、玻璃阻力和運行平穩性實現在數模設計階段得到充分的驗證，提高玻璃升降器系統設計的合理性。

[1]曹云翔. 電動玻璃升降器及其概況.汽車電器，2001，4期.

[2]成龍. 一種車門玻璃大面的設計方法. 廣汽汽車集團股份有限公司，2012.

[3]顧曉春，石海琳. 單導軌玻璃升降器舉升點設計，汽車工程師，2014.

[4]洪兵，胡小仙.玻璃升降運動數學模型的建立與分析，長安科技，2006.

The Analysis and Application on Running Smooth of Door Glass

Zhang Jianwei, Tang Chun, Yu Yan
（JAC Technical Center, Anhui Hefei 230601)

In this paper,by analyzing the matter of glass running resistance.Identify the matter of glass running smooth,give one of the melioration suggestion which is prodound for the regulator system design.

glass；resistance；smooth

U463.8

A

1671-7988(2015)04-57-03

張建偉，就職于安徽江淮汽車股份有限公司技術中心，主要從事開閉件的設計和研發工作。