车窗对车门结构设计影响简析

鲍朕

摘 要：车窗是汽车重要的组成零件之一，其设计除了美观要求，还要满足采光，通风，密封，为驾驶员及乘客提供足够的视野功能。布置位置有前后风挡，侧窗，还有天窗。车窗造型设计往往对司乘人员的视野，驾乘感受，美观，空气动特性等方面都有较大影响。车门可移动的侧窗通过车门玻璃升降结构及玻璃导槽实现其稳定运动及密封功能。本文通过对车门侧窗及其周边环境件的设计的研究，围绕结构设计，简单介绍侧窗作为车门系统设计输入的重要性，为今后类似产品开发设计提供参考及借鉴。

关键词：车门侧窗;结构设计研究;车窗造型

0 引言

车门系统设计是整车系统开发的重要组成部分，其中玻璃大面作为最早定义好的造型输入，直接或者间接影响整个车门系统的设计，本篇着重介绍玻璃造型面在车门设计过程中的作用。

1 玻璃造型曲率对制造的影响

车门玻璃目前多采用鋼化玻璃，厚度多为3.5 mm，

3.85 mm。为了实现车身设计的曲线美感，车门玻璃又以往的单曲率逐渐变为双曲率，即在横纵两个方向都存在曲率。该玻璃在车身高度和长度方向均有弧度，可以与车身曲线完美契合，达到整车造型曲线的流畅。但曲面玻璃生产较平面玻璃的生产工艺更加复杂，成本也越高。因此，在造型冻结之前，与玻璃供应商确认玻璃造型曲率，分析可成型性极为重要。结合以往经验，尽量保持玻璃水平方向曲率均匀，建议最大与最小曲率差值小于60 000 mm，同时最小曲率半径最好能大于1 500 mm，避免因工艺难度太大而导致的制造成本增加，合格率降低。

2 双曲玻璃的要求

汽车车窗双曲率设计过程中，结构工程师需要考虑到造型部门车窗的CAS面（汽车初步造型面）及车门数据，具体要求一般如下：

（1）拟合出的玻璃面尽量与CAS面相同。

（2）玻璃升降运动过程中，运动轨迹面与玻璃导轨之间的变化误差尽量小。为了保证车窗升降运动过程中平稳，除了制造过程中对曲率质量进行保证外，设计过程中的分析模拟必不可少，在产品设计中，可以借助计算机软件对玻璃运动轨迹进行分析，可以初步判断其设计运动轨迹是否满足要求。检查不同运动状态下的玻璃与原始玻璃造型大面的偏差，单曲率不应该有偏差出差，双曲率偏差应该小于1 mm。

3 车窗对车门密封面的影响

与车门侧窗起到密封功能的零件主要有玻璃导槽，外水切等。由于密封系统一般选择TPE或者EPDM软性材料，且均有挤出的均匀断面，因此，保证均匀的密封就尤为重要。玻璃面与密封系统保持均匀断面除密封功能可以得到保证外，还可以给玻璃提供均匀的内外侧压缩力，来保证稳定升降。在设计过程中，无论是腰线还是玻璃导槽，当确定断面结构之后，CAD数据的引导线一定要符合玻璃面的曲率，保证玻璃面与密封条接触的任何位置，均有相同的位置对应关系，即保证均匀断面（均匀断面意味着两侧密封唇边以相同，大小适当的力与玻璃接触。）如图：

1.玻璃导轨2.玻璃3.玻璃导槽4.内饰板

5.外水切6.内水切

由此可以很容易地了解到，一旦密封条本身结构断面确定，玻璃面的位置及曲率决定了密封条的位置及轨迹，密封条的位置一旦确定，与其安装配合的装饰亮条的位置也就确定了。因此，作为结构工程师来说，一般当拿到造型A面数据的时候，除了玻璃曲率本身可制造性外，还要确保装饰条甚至A/B柱饰板应该与玻璃大面平行。

4 玻璃对车门钣金的影响

从上面内容了解到，饰条及密封条的位置均有玻璃面决定，整个密封系统又安装在车门钣金上面，由此可以得出，钣金密封安装面的位置同样由侧窗确定。在CAD设计中，当钣金断面结构冻结之后，其安装面的引导线同样要与密封系统一样，平行于车门侧窗造型面，如图3，A与B永远是恒定值。

钣金的位置一旦确定，考虑到车身框口密封同样要求均匀的密封，均匀的压缩力的理论，我们就可以很容易理解框口密封条的位置也确定了，同理，车身框口法兰的位置也就定了下来。最后会发现，原来侧窗面到车身法兰的距离是恒定的（只考虑腰线以上）。

5 玻璃面对内饰的影响

为了保证内饰与车身匹配的美观，通常在内饰A/B/C柱设计的时候，同样遵循“平行”原则，这也可以保证内饰盖板与周围环境间均匀的缝隙面差。

由此可知，玻璃面作为车身设计的最为关键的造型输入，必须尽早的确认冻结，否则在同步开发的过程中，一旦玻璃曲率发生改变，会对整个车门系统，车身结构设计甚至内饰零件部造成巨大的影响。

6 结束语

本文主要阐述车门侧窗与周边环境件的设计关系，以及需要重点考虑的设计要点，同时结合日常工作中的实际案例，整理归纳入文中，希望在今后的整车开发中对以上内容进行参考，避免出现一些不必要的设计问题。

参考文献：

[1]文勇.车门及车窗设计要点浅析[J]，经营者，2015（9）：75-76.

[2]潘冬冬，马浩.一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法与流程[P].X技术，2017-02-02.

[3]《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册设计篇[M].人民交通出版社，2001.