車門玻璃與導(dǎo)槽配合偏差對升降影響分析

王明波 靳莉珍

摘 要：文章主要研究車門玻璃與導(dǎo)槽安裝配合偏差對玻璃升降的影響。考慮玻璃與導(dǎo)槽在Y向的配合偏差，建立玻璃升降軌跡方程和導(dǎo)槽模型，推導(dǎo)出玻璃在升降過程中，玻璃中線距導(dǎo)槽中線的Y向偏移量，進而得到玻璃受到的導(dǎo)槽密封條擠壓力公式及升降摩擦力。并在此基礎(chǔ)上，以某車型為例子，計算玻璃與導(dǎo)槽出現(xiàn)Y向配合偏差后，玻璃在上升過程中，玻璃受到的導(dǎo)槽密封條的擠壓力以及摩擦阻力，并分析對玻璃升降的影響。關(guān)鍵詞：配合偏差;Y向偏移量;擠壓合力;上升阻力中圖分類號：U463.8 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2019）01-49-04

The Analysis on Effect of Assembly Deviation between Door Glass and Guideon Lifting of Glass

Wang Mingbo， Jin Lizhen

（Haima Car Co.，?Ltd.， Henna Zhengzhou?450000）

Abstract：?The paper investigates the effect of assembly deviation between door glass and guide on lifting of glass.?Consider?-ing the assembly deviation between door glass and guide in Y direction，?the motion equation of door glass and the mathema?-tical model of the guide is established respectively，?and then the offset in Y direction between the two is obtained during lifting and dropping of glass at any point，?furthermore，?the formula of resultant force of the whole door glass pressed by guide sealing strip is derived.?Finally，?The curve of resultant force and lifting resistance of door glass caused by guide sealing strip is simulated and the effect on lifting is analyzed by taking one car for example.Keywords： Assembly Deviation; Offset in Y Direction; the Resultant Force; Lifting ResistanceCLC NO.： U463.8??Document Code： B ?Article ID：?1671-7988（2019）01-49-04

前言

車門玻璃升降困難、升降慢、升降卡滯是市場反饋較多的問題。玻璃升降系統(tǒng)是一個較復(fù)雜的系統(tǒng)，主要包括玻璃升降器、車門玻璃、導(dǎo)槽、導(dǎo)槽密封條、車門。影響玻璃升降順暢因素多，各零件的安裝配合偏差是較關(guān)鍵的因素之一^[1-4]。玻璃在升降過程中，玻璃沿著導(dǎo)槽運行，導(dǎo)槽密封條唇邊壓縮變形對玻璃兩側(cè)產(chǎn)生壓力，見圖1所示。理想情況下，玻璃運行軌跡與導(dǎo)槽弧度一致，玻璃Y向兩側(cè)受到的導(dǎo)槽密封條內(nèi)外唇邊壓縮合力為零，玻璃只受到重力和導(dǎo)槽密封條的摩擦力。

當玻璃與導(dǎo)槽配合存在偏差時，玻璃運行軌跡與導(dǎo)槽弧度不一致，見圖2，導(dǎo)槽密封條兩側(cè)唇邊變形壓縮量不同，會造成玻璃Y向兩側(cè)受到的壓縮合力不為零，玻璃受到額外的壓力，并且兩側(cè)阻力不同，影響正常升降^[5]。本文定量化分析了車門玻璃與導(dǎo)槽配合出現(xiàn)偏差，玻璃運行軌跡與導(dǎo)槽中線的偏移量及玻璃受到導(dǎo)槽密封條的擠壓力和摩擦阻力，并分析對玻璃升降的影響。

1 建立模型

1.1 玻璃和導(dǎo)槽模型

為簡化分析，將玻璃和導(dǎo)槽弧度均假設(shè)為單曲率，玻璃沿導(dǎo)槽Z向升降。以導(dǎo)槽圓心為原點，建立坐標系，導(dǎo)槽中線的模型為：

式中：R為導(dǎo)槽中線的半徑。

考慮玻璃與導(dǎo)槽配合存在偏差，玻璃的圓心與導(dǎo)槽圓心坐標不一致，假設(shè)玻璃的圓心O'坐標為（?，φ），見圖3，玻璃運動角度θ時，玻璃中線的運行軌跡方程為：

即：

式中：r為玻璃中線的半徑。

1.2 擠壓力公式

假設(shè)導(dǎo)槽中線為受力平衡線，玻璃任意一點受到的導(dǎo)槽密封條擠壓合力就可以用玻璃運動軌跡相對于導(dǎo)槽中線的偏移量進行表示。

玻璃運動軌跡與導(dǎo)槽中線的偏移量為（向內(nèi)偏為正）：

導(dǎo)槽密封條可看作為橡膠彈性體，受擠壓后呈現(xiàn)彈性變形，假設(shè)單位長度的密封條，單側(cè)唇邊每壓縮1mm，壓縮載荷為C^[6]。玻璃與密封條接觸的任意一位置，玻璃內(nèi)外側(cè)受到密封條內(nèi)外唇邊擠壓力可表示為（受力向外為正）：

式中：t為玻璃位于導(dǎo)槽中線時;導(dǎo)槽密封條單側(cè)唇邊的壓縮量（考慮玻璃厚度）。

玻璃與密封條接觸的任意一位置，玻璃內(nèi)外側(cè)受到的密封條唇邊擠壓力合為：

分析玻璃運動一定角度時，玻璃整體受到的合力。

首先計算玻璃微元體受到的合力，見圖4。

玻璃轉(zhuǎn)動δ，玻璃整體受到的導(dǎo)槽密封條對其的擠壓合力為：

式中：α為導(dǎo)槽下端點的坐標角度;β為玻璃初始位置上端點的坐標角度;γ為導(dǎo)槽上端點的坐標角度。

上式中，值非常小，可忽略不計，簡化后公式為：

玻璃轉(zhuǎn)動δ，玻璃整體內(nèi)、外側(cè)受到的擠壓力分別為：

導(dǎo)槽密封條對玻璃的摩擦阻力可通過擠壓力乘以摩擦系數(shù)u得到。

2 計算實例

2.1 計算參數(shù)

以公司某款車為例，計算因安裝配合偏差，玻璃受到的單個導(dǎo)槽密封條擠壓力，相關(guān)參數(shù)見表1：

2.2 結(jié)果分析

2.2.1 偏移量

玻璃在上升過程中，由公式（4）得到玻璃中線相對于導(dǎo)槽中線的偏移量見圖5，可以看出：

玻璃上升過程中，先向內(nèi)偏，后向外偏，上升6?，即位于坐標系中4?時，玻璃中線與導(dǎo)槽中線相交，偏移量為零。

偏移量基本呈線性變化。

2.2.2 受力分布

玻璃上升過程中，任一位置，玻璃內(nèi)、外側(cè)受到的密封條擠壓力，由式（5）得到，見圖6。

1）安裝無偏差狀態(tài)時，玻璃內(nèi)外側(cè)受到的擠壓力為定值，兩側(cè)合力為零。

2）考慮安裝偏差，玻璃內(nèi)側(cè)受到向外的壓力，力值隨玻璃上升呈線性減小，外側(cè)受到向內(nèi)側(cè)的壓力，線性變大，與導(dǎo)槽中線相交時，內(nèi)外側(cè)力值相同。

3）兩側(cè)擠壓合力，方向先向外后向內(nèi)，在交點以下合力值線性減小，過了交點，力值線性變大。

玻璃受到密封條擠壓力分布示意圖，見圖7。

2.2.3 整體受力情況

玻璃上升過程中，玻璃整體受到的擠壓合力可由式（9- 11）得到，見圖8。

在整個上升過程，玻璃內(nèi)側(cè)整體受力逐漸增加，但變化率趨緩，外側(cè)整體受力也逐漸增加，且變化率也逐漸增加。玻璃整體受到的合力先變大后減小，方向均向外。

2.2.4 玻璃升降影響

玻璃上升過程中，玻璃整體受到的擠壓合力可由式（9- 11）得到，見圖9。

`玻璃與導(dǎo)槽若無安裝偏差，密封條對玻璃兩側(cè)的擠壓合力相同，玻璃兩側(cè)受到的摩擦力大小和方向均一致，玻璃升降阻力呈線性變化，玻璃升降平穩(wěn)。

考慮該車型的安裝配合偏差，玻璃在運動過程中：

1）玻璃內(nèi)側(cè)受到的密封條的摩擦阻力大，外側(cè)受到的阻力小，兩側(cè)摩擦力不同，會對玻璃產(chǎn)生剪切應(yīng)力，使玻璃產(chǎn)生向內(nèi)側(cè)的彎曲應(yīng)力，加劇玻璃偏斜;

2）整個升降過程中，摩擦阻力非線性變化，會導(dǎo)致升降過程不平穩(wěn)，嚴重時會出現(xiàn)明顯的卡頓感。

3）導(dǎo)槽密封條表面磨損不均勻，在底部和頂部區(qū)域磨損嚴重，耐久后，當表面潤滑涂層脫落時，玻璃與導(dǎo)槽密封條基體直接接觸，摩擦系數(shù)急劇增加，升降阻力迅速上升，造成升降更加困難。

3 結(jié)論

分析玻璃與導(dǎo)槽存在安裝配合偏差狀態(tài)時，玻璃受到導(dǎo)槽密封條擠壓力公式，得出了玻璃在任意一位置內(nèi)外側(cè)受到的壓力，以及玻璃整體受到的合力，并以某車型為實例，進行仿真計算，并分析對玻璃升降的影響。

參考文獻

[1] 逄啟壽，華園東，徐永謙.車門玻璃升降系統(tǒng)部件公差設(shè)計及優(yōu)化[J].機械設(shè)計與制造，2015（5）：134-136.

[2] 佟炳勇，余坤.影響車門玻璃升降的原因分析[J].汽車工程師，2013（5）：46-49.

[3] 唐超群，王偉.某車型玻璃升降器失效原因分析及解決措施[J].農(nóng)

業(yè)裝備與車輛工程，2014（52）： 64-67.逄啟壽，華園東，徐永謙.車門玻璃升降系統(tǒng)部件公差設(shè)計及優(yōu)化.機械設(shè)計與制造，2015（5）： 134-136.

[4] 劉小銳，吳文昌，黃啟勇等.單導(dǎo)軌玻璃升降系統(tǒng)品質(zhì)控制研究[J].汽車實用技術(shù)，2017（14）：3-7.

[5] 孫康，靳超鋒，羅竟?jié)?轎車車門玻璃升降阻力與導(dǎo)槽裝配偏差的關(guān)系研究[J].機械設(shè)計與制造，2015（8）：206-213.

[6] 黃燕敏.轎車玻璃導(dǎo)槽密封條結(jié)構(gòu)改進方法[J].汽車技術(shù)，2013（6）：39-43.