车门玻璃与导槽配合偏差对升降影响分析

王明波 靳莉珍

摘 要：文章主要研究车门玻璃与导槽安装配合偏差对玻璃升降的影响。考虑玻璃与导槽在Y向的配合偏差，建立玻璃升降轨迹方程和导槽模型，推导出玻璃在升降过程中，玻璃中线距导槽中线的Y向偏移量，进而得到玻璃受到的导槽密封条挤压力公式及升降摩擦力。并在此基础上，以某车型为例子，计算玻璃与导槽出现Y向配合偏差后，玻璃在上升过程中，玻璃受到的导槽密封条的挤压力以及摩擦阻力，并分析对玻璃升降的影响。关键词：配合偏差;Y向偏移量;挤压合力;上升阻力中图分类号：U463.8  文献标识码：B  文章编号：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

車门玻璃升降困难、升降慢、升降卡滞是市场反馈较多的问题。玻璃升降系统是一个较复杂的系统，主要包括玻璃升降器、车门玻璃、导槽、导槽密封条、车门。影响玻璃升降顺畅因素多，各零件的安装配合偏差是较关键的因素之一^[1-4]。玻璃在升降过程中，玻璃沿着导槽运行，导槽密封条唇边压缩变形对玻璃两侧产生压力，见图1所示。理想情况下，玻璃运行轨迹与导槽弧度一致，玻璃Y向两侧受到的导槽密封条内外唇边压缩合力为零，玻璃只受到重力和导槽密封条的摩擦力。

当玻璃与导槽配合存在偏差时，玻璃运行轨迹与导槽弧度不一致，见图2，导槽密封条两侧唇边变形压缩量不同，会造成玻璃Y向两侧受到的压缩合力不为零，玻璃受到额外的压力，并且两侧阻力不同，影响正常升降^[5]。本文定量化分析了车门玻璃与导槽配合出现偏差，玻璃运行轨迹与导槽中线的偏移量及玻璃受到导槽密封条的挤压力和摩擦阻力，并分析对玻璃升降的影响。

1 建立模型

1.1 玻璃和导槽模型

为简化分析，将玻璃和导槽弧度均假设为单曲率，玻璃沿导槽Z向升降。以导槽圆心为原点，建立坐标系，导槽中线的模型为：

式中：R为导槽中线的半径。

考虑玻璃与导槽配合存在偏差，玻璃的圆心与导槽圆心坐标不一致，假设玻璃的圆心O'坐标为（?，φ），见图3，玻璃运动角度θ时，玻璃中线的运行轨迹方程为：

即：

式中：r为玻璃中线的半径。

1.2 挤压力公式

假设导槽中线为受力平衡线，玻璃任意一点受到的导槽密封条挤压合力就可以用玻璃运动轨迹相对于导槽中线的偏移量进行表示。

玻璃运动轨迹与导槽中线的偏移量为（向内偏为正）：

导槽密封条可看作为橡胶弹性体，受挤压后呈现弹性变形，假设单位长度的密封条，单侧唇边每压缩1mm，压缩载荷为C^[6]。玻璃与密封条接触的任意一位置，玻璃内外侧受到密封条内外唇边挤压力可表示为（受力向外为正）：

式中：t为玻璃位于导槽中线时;导槽密封条单侧唇边的压缩量（考虑玻璃厚度）。

玻璃与密封条接触的任意一位置，玻璃内外侧受到的密封条唇边挤压力合为：

分析玻璃运动一定角度时，玻璃整体受到的合力。

首先计算玻璃微元体受到的合力，见图4。

玻璃转动δ，玻璃整体受到的导槽密封条对其的挤压合力为：

式中：α为导槽下端点的坐标角度;β为玻璃初始位置上端点的坐标角度;γ为导槽上端点的坐标角度。

上式中，值非常小，可忽略不计，简化后公式为：

玻璃转动δ，玻璃整体内、外侧受到的挤压力分别为：

导槽密封条对玻璃的摩擦阻力可通过挤压力乘以摩擦系数u得到。

2 计算实例

2.1 计算参数

以公司某款车为例，计算因安装配合偏差，玻璃受到的单个导槽密封条挤压力，相关参数见表1：

2.2 结果分析

2.2.1 偏移量

玻璃在上升过程中，由公式（4）得到玻璃中线相对于导槽中线的偏移量见图5，可以看出：

玻璃上升過程中，先向内偏，后向外偏，上升6?，即位于坐标系中4?时，玻璃中线与导槽中线相交，偏移量为零。

偏移量基本呈线性变化。

2.2.2 受力分布

玻璃上升过程中，任一位置，玻璃内、外侧受到的密封条挤压力，由式（5）得到，见图6。

1）安装无偏差状态时，玻璃内外侧受到的挤压力为定值，两侧合力为零。

2）考虑安装偏差，玻璃内侧受到向外的压力，力值随玻璃上升呈线性减小，外侧受到向内侧的压力，线性变大，与导槽中线相交时，内外侧力值相同。

3）两侧挤压合力，方向先向外后向内，在交点以下合力值线性减小，过了交点，力值线性变大。

玻璃受到密封条挤压力分布示意图，见图7。

2.2.3 整体受力情况

玻璃上升过程中，玻璃整体受到的挤压合力可由式（9- 11）得到，见图8。

在整个上升过程，玻璃内侧整体受力逐渐增加，但变化率趋缓，外侧整体受力也逐渐增加，且变化率也逐渐增加。玻璃整体受到的合力先变大后减小，方向均向外。

2.2.4 玻璃升降影响

玻璃上升过程中，玻璃整体受到的挤压合力可由式（9- 11）得到，见图9。

`玻璃与导槽若无安装偏差，密封条对玻璃两侧的挤压合力相同，玻璃两侧受到的摩擦力大小和方向均一致，玻璃升降阻力呈线性变化，玻璃升降平稳。

考虑该车型的安装配合偏差，玻璃在运动过程中：

1）玻璃内侧受到的密封条的摩擦阻力大，外侧受到的阻力小，两侧摩擦力不同，会对玻璃产生剪切应力，使玻璃产生向内侧的弯曲应力，加剧玻璃偏斜;

2）整个升降过程中，摩擦阻力非线性变化，会导致升降过程不平稳，严重时会出现明显的卡顿感。

3）导槽密封条表面磨损不均匀，在底部和顶部区域磨损严重，耐久后，当表面润滑涂层脱落时，玻璃与导槽密封条基体直接接触，摩擦系数急剧增加，升降阻力迅速上升，造成升降更加困难。

3 结论

分析玻璃与导槽存在安装配合偏差状态时，玻璃受到导槽密封条挤压力公式，得出了玻璃在任意一位置内外侧受到的压力，以及玻璃整体受到的合力，并以某车型为实例，进行仿真计算，并分析对玻璃升降的影响。

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