车门玻璃升降平顺性研究及应用

张建伟，唐淳，俞燕

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

车门玻璃升降平顺性研究及应用

张建伟，唐淳，俞燕

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

本文通过对玻璃升降阻力进行分析，识别影响玻璃升降平顺性的因素，提出了优化玻璃升降系统设计的一种方法。

玻璃；阻力；平顺性

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

引言

车门玻璃升降平顺性是指汽车车门玻璃上升、下降的顺畅性、稳定性。玻璃升降是车主在日常驾驶中使用最频繁的功能之一。玻璃升降问题直接导致车主对车辆品质的抱怨，并影响到潜在车主购车意愿。因此玻璃升降系统的设计越来越受到各大主机厂的重视。

玻璃升降系统主要是玻璃与支撑运动结构组成。基于部分问题车型项目分析文件来看，玻璃运动校核的设计基本都注重对数据的导轨弧度和运动间隙校核，系统阻力布置也是按照惯例经验来处理，没有对玻璃升降阻力的进行分析。导致玻璃升降过程中存在偏转现象。

1、玻璃升降系统的组成

本文以单导轨绳轮玻璃升降器进行说明，玻璃升降系统的组成：玻璃升降器、玻璃、玻璃呢槽、内外劈水条。玻璃升降器电机驱动玻璃沿着玻璃升降器导轨中运行，玻璃前后部位的呢槽，内、外劈水条起到夹持玻璃、适度密封、减少水流入车门的作用。详见图1，玻璃升降系统构成示意图。

2、玻璃升降台架试验研究

2.1玻璃偏转现象

描述：玻璃上降时，玻璃先平稳上升。然后玻璃向A柱偏转，偏转严重时在B柱处玻璃存在脱出玻璃呢槽现象。最后玻璃上升到顶端时玻璃又偏转到正常升降轨迹。参见图2，玻璃升降偏转示意图。

2.2 玻璃偏转验证

保持升降器自身状态，对内、外劈水条状态和两侧呢槽截面进行变更验证，发现不同的呢槽断面会导致A柱、B柱对玻璃的阻力不一致。对玻璃升降偏转存在影响。内、外劈水条断面的变更对玻璃偏转几乎无影响。

保持内外劈水条和呢槽状态，对玻璃升降器变更验证，导轨位置前后变化对玻璃平稳性存在影响。但是导轨位置变化引起玻璃对呢槽一定程度的磨损。

因此需要对玻璃升降的系统阻力进行分析和优化。

3、玻璃受力的分析

3.1 系统受力分析

车门玻璃上升时，受到玻璃升降器向上的驱动力。玻璃受到向下的重力，玻璃前后呢槽的阻力，内、外劈水条的阻力。

玻璃升降时。首先，玻璃在最低点，玻璃上边缘处在内、外劈水条下部，此时内、外劈水条无对玻璃无阻力；其次，随着玻璃上升到玻璃完全露出内、外劈水条过程中，内、外劈水条对玻璃的阻力是一直在变化的；再次，玻璃受到稳定的内、外劈水条的阻力；最后玻璃在顶端停住。

当玻璃全部露出内、外劈水条上方时，对玻璃升降过程的受力进行分析。参见图3。

3.2 分析设定

（1）玻璃升降阻力设定：

玻璃重力Mg，g为重力加速度

前导轨处呢槽阻力F1

劈水条阻力F2

后导轨处呢槽阻力F3

（2）具体设定：

玻璃前导槽距平衡点距离L1

内、外劈水条中心点距平衡点距离L2玻璃后导槽距平衡点距离L3

玻璃重心连线距玻璃后升降线距离L4

玻璃升降线与Z向角度α

根据力矩平衡原理：

其中，L为玻璃两端距离，等同于玻璃两边升降线。Lg为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可得出平衡点的位置，将计算出的平衡点的位置，然后将平衡点位置向A柱移动，使车门玻璃上升时沿着B柱运行，移动的距离大小根据系统各部件阻力值、角度α及整个玻璃升降系统结构有关，具体移动距离根据各个主机厂情况有所不同。

经过分析，玻璃在上升时均要保证沿着B柱运行，此时玻璃才能不会产生偏转现象。

玻璃下降时，呢槽，内、外劈水条的阻力相反，采取同样的分析方法，本文就不再重复。

4、升降阻力的分析及优化

在玻璃升降系统布局合理的前提下，某车型的玻璃在升降过程中还是存在向A柱偏转，因此确定玻璃升降的阻力需要优化。

阻力主要是玻璃重力，呢槽阻力、劈水条阻力。因为玻璃重量由玻璃大小和厚度决定，玻璃大小由造型确定，而玻璃厚度基本根据整车的定位及对NVH的要求水平确定。因此如何调整呢槽阻力和劈水条的阻力尤其重要，因此本文重点对呢槽阻力和劈水条的阻力进行分析。

4.1 呢槽阻力的分析和优化

玻璃在呢槽运行时，受到的阻力为滑动阻力，因此在保持呢槽对玻璃有效的加持，防止玻璃在呢槽中晃动量过大，如何有效降低摩擦力。

分析设定：

（1）呢槽材料采用EPDM，涂层采用水基喷涂；

（2）在降低阻力同时，需要考虑和满足呢槽的气密性、水路流向和对玻璃的夹持力要求；

对车门A、B柱的呢槽压缩负荷进行分析。

根据呢槽每个作用唇边对玻璃的压合力，根据呢槽滑动摩擦系数μ1，计算出呢槽对玻璃的滑动阻力。见表1某车型的统计值。必要时增加对玻璃偏转D0±2压合力的分析，以便对装置的极限状态进行考察。

表1

4.2 内外劈水条阻力的分析和优化

玻璃在运行时，受到内、外劈水条的阻力为滑动阻力，内外劈水条的阻力在玻璃升降初期是变化的，后期阻力处于稳定状态。内外劈水条对玻璃有一定的的加持作用，劈水条起到一定的防水和隔尘的作用。对车门内、外劈水条载荷进行分析：

根据内外劈水条各个唇边对玻璃的压合力，根据唇边滑动摩擦系数μ2，计算出对玻璃的滑动阻力。见表2某车型的统计值。必要时增加对玻璃偏转D0±2的分析。

表2

通过对呢槽，内、外劈水条断面进行CAE分析和计算，充分了解了呢槽、内外劈水条的阻力值。计算结果有效的支撑了对玻璃升降器系统的受力分析。

通过对呢槽，内、外劈水条实物进行力值测试，然后优化CAE分析结果，多轮次实验之后，CAE对呢槽、内外劈水条分析准确率可以达到90%。

5、结束语

通过上述分析，对玻璃升降的受力进行了系统梳理，通过对呢槽、内外劈水条进行CAE分析，明确阻力值并确定玻璃升降平衡点的位置移动，使玻璃升降更加平稳。

总之，使计算方案、布置要求、玻璃阻力和运行平稳性实现在数模设计阶段得到充分的验证，提高玻璃升降器系统设计的合理性。

[1]曹云翔. 电动玻璃升降器及其概况.汽车电器，2001，4期.

[2]成龙. 一种车门玻璃大面的设计方法. 广汽汽车集团股份有限公司，2012.

[3]顾晓春，石海琳. 单导轨玻璃升降器举升点设计，汽车工程师，2014.

[4]洪兵，胡小仙.玻璃升降运动数学模型的建立与分析，长安科技，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

张建伟，就职于安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，主要从事开闭件的设计和研发工作。