A柱障碍角的优化研究

王小留

（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 201804）

引言

驾驶员前方视野的好坏直接关系到行车安全，A柱障碍角是影响驾驶员前方视野效果的重要参数之一。A柱障碍角越小，驾驶员视线受挡面积越小，对前方和侧方交叉处的观察更加准确，驾驶安全性更高。因此有效提升A柱障碍角是提升主动安全的可靠措施之一，同时也是提高整车产品竞争力的亮点之一。

A柱障碍角的大小受到造型、窗框、风挡等系统的布置限制，车型开发前期造型和窗框形式确定后，A柱障碍角的大小范围基本确定。随着各子系统的布置调整及制造工艺的不断提升，A柱障碍角的大小可进一步优化。但A柱障碍角的大小需多重考虑相关零件更改的可行性，同时也要综合考虑造型需求、制造策略及整车匹配等各方需求。本文基于造型和窗框形式锁定的前提下，通过对前门玻璃导轨X向位置、侧围A柱宽度、前风挡处黑边宽度三要素进一步优化实现了A柱障碍角的减小。

1　A柱障碍角的测量方法

图1　GB A柱障碍角测量示意图Fig.1 GB measurement of A-pillar barrier angle

在整车开发中所定义的A柱障碍角是指乘员左右眼都不可见的区域所形成的视觉角度，即双目障碍角。GB 11562-2014《汽车驾驶员前锋视野要求及测量方法》[1]规定单侧单根A柱双目障碍角不得超过6°，具体测量方法如图1所示。

S1截面：从Pm点向前做与水平面向上2°平面，与A柱相交的最前点做水平截面形成S1截面；S2截面：从Pm点向前做与水平面向下5°平面，与A柱相交的最前点做水平截面形成S2截面。将S1、S2截面投影到P点所在的水平面内，双目障碍角在该平面内测量所得。将 E1、E2的连线绕 P1旋转，使得E1、E2的连线与过E1点至左A柱的S2截面外侧切边垂直，从E1向S2截面外侧作切线和从E2向S1截面内侧作切线，两切线形成的夹角即为驾驶员（左）侧的A柱障碍角如图2所示。

图2　左侧A柱障碍角示意图Fig.2 Left side measurement of A-pillar barrier angle

从A柱障碍角截面图2可以看出， A柱障碍角右侧视野线落在S1截面中前风挡黑边边界上。根据车型形式不同，轿车车型驾驶员坐姿较低，A柱障碍角左侧视线通常会落在S2截面中前门玻璃导轨上，SUV车通常会落在 S2截面中前门窗框上。

2　A柱障碍角的优化

从A柱障碍角的测量方法中可以看出，A柱障碍角的主要影响因素有：玻璃导轨的位置、窗框宽度、A柱腔体宽度及前风挡黑边宽度。本文基于公司在开发的某款车型其造型及窗框形式已锁定的前提下，分别从玻璃导轨的位置、A柱腔体宽度、前风挡黑边宽度三个主要因素进一步研究优化A柱障碍角。

2.1　玻璃导轨的位置

此车型为轿车，驾驶员坐姿较低，A柱障碍角在S2截面处与玻璃导轨相切。玻璃导轨前移，则S2截面的左侧截面边界点将会前移，从而减小A柱障碍角。但由于受到后视镜底座安装空间及玻璃导轨在门内外板之间腔体的布置空间限制，经分析，在保证后视镜底座安装空间及满足导轨周边零件空间布置的情况下，前门玻璃导轨依然可以前移4.6mm，使得A柱障碍角减小0.07°，如图3所示。

图3　玻璃导轨前移4.6mmFig.3 Moving the glass lead rail forward 4.6mm

2.2　A柱腔体宽度

A柱结构断面结构形式如图4所示，其整体宽度有三方面决定，分别是窗框结构尺寸W1，侧围外板A柱腔体宽度，风挡黑边宽度 W3。在车型开发前期造型及窗框形式基本确定的情况下，窗框结构尺寸W1基本锁定，因此A柱结构对A柱障碍角的影响主要为A柱腔体宽度W2及风挡黑边宽度W3。

A柱腔体宽度 W2主要受限于成型工艺及模具结构强度。考虑到模具强度及退模便利性的条件下，一般W2推荐大于45mm，侧围翻边夹角α小于55°。竞争车型A柱宽度W2及A柱翻边夹角α值如表1所示。通过竞争车型分析及CAE计算，侧围翻边夹角α对模具结构影响较大，在确保夹角α满足分型模具退模空间的情况下，A柱腔体宽度W2可进一步减小。此车型优化前W2为47.3mm，α为46.93°，优化后W2为44.2mm，α为49.52°。A柱腔体宽度W2减小3.1mm后，A柱障碍角减小了0.36°。

图4　玻璃导轨前移4.6mmFig.4 Moving the glass lead rail forward 4.6mm

表1　竞争车型A柱腔体尺寸Tab.1 The width of the benchmarks

2.3　前风挡黑边宽度

前风挡黑边边界是S1截面直接相切点，缩小黑边宽度，则 S1截面相切边界内移，从而直接减小 A柱障碍角。因此减小前风挡玻璃黑边宽度是最为常用的方法之一。黑边宽度W4各尺寸如图5所示。

图5　黑边宽度W4Fig.5 Black flange width W4

其中：

A：外侧防溢胶宽度；

L：涂胶宽度；

D：限高块宽度；

M：黑边与钣金距离。

各参数竞争车型数据如表2所示。外侧防溢胶宽度A，此车型设计值仅1.0mm，已无压缩空间，否则玻璃胶会向外侧溢出。限高块宽度D为3.0mm为供应商分析后最小尺寸，进一步减小会导致结构强度不足。黑边与钣金距离M值包含了饰板与钣金之间距离 3mm、饰板厚度 3mm、饰板与黑边距离6mm。饰板与钣金距离及饰板厚度为制造最小需求，进一步减小饰板与黑边距离将会导致饰板切边外露风险。因此，A、D、M值无进一步减小空间。

涂胶宽度L包含玻璃胶宽度及玻璃胶与限高块之间的安全间隙，此车型设计优化前L为18.5mm，分别为14.0mm涂胶宽度及 4.5mm的安全间隙。经尺寸链计算及竞争车型分析，安全间隙值可缩小至0mm，即玻璃胶与限高块之间无间隙。为充分验证此结论，在此车型软模造车阶段，共计验证了30辆实车，未出现一辆溢胶现象，因此涂胶宽度L值减小至14.0mm是可行。则整体黑边宽度W4由34.5mm降低到30.0mm，优化了4.5mm，A柱障碍角减小了0.34°。

表2　竞争车型黑边宽度分析Tab.2 Black flange width of the benchmarks

2.4　A柱障碍角的优化效果

经过玻璃导轨前移 4.6mm，侧围 A柱腔体减小 3.1mm及黑边宽度减小4.5mm三步优化后，此车型的A柱障碍角由原来的3.58°减小到2.81°。

3　结论

本文基于公司现开发的某车型，对影响A柱障碍角的玻璃导轨位置X向未知、A柱腔体宽度、黑边宽度三个因素做了进一步研究优化，有效的将A柱障碍角由原来的 3.58°减小到2.81°，达到了同级别较优水平。

[1] GB11562-2014. 汽车驾驶员前方视野要求及测量方法[S].北京:中国标准出版社,2014.

[2] 覃星翠,康意谊,李辉,方星.减小乘用车 A 柱障碍角的设计方法及应用[J].装备与制造技术,2015,(9):29-31.