汽车前挡风玻璃的设计与开发

刘昌权，刘艳波，范明华

（1.奇瑞商用车（安徽）有限公司，安徽 芜湖 241009；2.奇瑞新能源汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241009）

前言

前挡风玻璃的设计并不是对玻璃本身结构的设计，玻璃面在造型冻结后，可以直接通过外A 面得到。挡风玻璃的设计主要涉及形状尺寸校核、视野校核、边界定义、材料选择、密封设计、定位设计，后挡风玻璃还包括除霜设计（这部分主要是电器的设计和验证，这里不作介绍），直接作为背门使用的后挡玻璃还包括开启机构设计。挡风玻璃的形状尺寸校核和视野校核，应在造型冻结前，结合车体的A、C 柱同时进行。

1 形状和尺寸校核

对于不同的球高、拱高和轮廓尺寸，玻璃要求不同的成型工艺，成本也会发生很大的变化。因此，在挡风玻璃设计前，应对形状和尺寸进行校核，主要是对玻璃的球高、拱高和轮廓尺寸进行检查。

表1 不同工艺对应玻璃球高、拱高和轮廓尺寸要求

沿指定的主曲方向，截出若干玻璃截面，在这一系列的截面中，最长弦线与所在截面内玻璃面的最大距离称为玻璃拱高。沿指定的副曲方向，截出若干玻璃截面，在这一系列的截面中，最长弦线与所在截面内玻璃面的最大距离称为玻璃球高。不同工艺对应的玻璃球高、拱高和轮廓尺寸要求如上表。

2 视野校核

2.1 测量参数

与前挡风玻璃有关的前视野测定，主要涉及以下测量参数：

2.1.1 V 点

V 点是表征驾驶员眼睛位置的点，它与通过驾驶员乘坐位置中心线的纵向嵌垂平面、R 点及设计座椅靠背角有关。通常用V1，V2两点表示V 点的不同位置。

2.1.2 风窗玻璃基准点

指从V 点向前的射线与风窗玻璃外表面的交点。

2.2 前视野要求

涉及前挡风玻璃的前视野要求包括：

（1）风窗玻璃透明区（透光率≥70%，可简单看作出去黑边及花点的前挡风玻璃）至少应包括风窗玻璃基准点连线所包围的面积，这些基准点是：

1）V1点水平向前偏左17°的基准点a。

2）V1点向前沿铅垂面偏上7°的基准点b。

3）V2点向前沿铅垂面偏下5°的基准点c。

4）在汽车纵向对称平面另一侧，应增加3 个辅助基准点a’，b’，c’，它们与a，b，c 三个基准点相对称。

（2）在驾驶员前视野180°的范围内，在通过V1的水平面下方和通过V2的三个平面（三个平面都和水平面向下成4°夹角，其中一个平面垂直于Y 基准平面，另两个平面垂直于X 基准平面）上方的范围内，除了A 柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等造成的障碍外，不得有其他障碍。但是以下情况除外：

1）直径小于0.5mm 的嵌入式天线，或小于1.0mm 的印刷式天线，不认为是视野障碍。

2）无线电天线的导线一般不得进入GB11556 规定的A区，但是导线直径小于0.5mm 时，可允许三根导线进入，此种情况不认为是视野障碍。

3）最大直径为0.03mm，导线是竖直的，最小间距1.25mm，或导线是水平的，最小间距2.0mm 的除霜及除雾导线，不认为是视野障碍。

（3）通过V2 垂直于Y 基准平面且与转向盘上边缘相切的平面，如该平面相对水平面至少后下倾斜1 度时，则转向盘上边缘以下的仪表板所构成的障碍是允许的。

图1 涉及前挡风玻璃的前视野要求

3 前挡风玻璃的边界定义

前挡风玻璃的边界，应与整车的间隙段差图结合起来。

前挡风玻璃的边界定义由以下几个参数决定：

（1）前挡风玻璃与顶盖分块线位置、间隙设计值（一般设计为3-5mm，公差±1.0mm）。

（2）前挡风玻璃与A 柱分块线位置、间隙设计值（一般设计为5-10mm，公差±1.0mm）。

（3）前挡风玻璃与前罩分块线位置，前挡风玻璃下方零件布置情况。

需要特别指出的是，前挡风玻璃下端，由于被前罩覆盖，其边界的定义自由度较其他三边要大，原则是能确保前罩能盖住、具有足够的涂胶区域、不得过长以影响下方零件布置。

4 密封设计

挡风玻璃的外圈密封是指玻璃与周边零件的防水密封。由于挡风玻璃是非活动件，除非玻璃损坏需要更换，密封措施一般是不变动的，因此不必过多考虑密封条的拆卸。根据安装方式，挡风玻璃密封条分为夹持式和粘贴式两种，另外从装饰角度考虑，还有加装装饰条的密封条。密封条的材料可采用EPDM、PVC 等，为降低成本，有些则采用天然橡胶和其他低廉橡胶作为芯部，表面覆以0.5-1.0mm 的EPDM。

5 结论

本文从系统的角度过对汽车前挡风玻璃系统的设计要素进行深入探讨，从而形成整车开发过程中前挡风玻璃系统的设计指导。