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[底盘系统轻量化] 汽车玻璃导轨结构对车窗升降的影响分析

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发表于 2013-3-23 12:33:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

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   车门玻璃导轨是车窗升降系统的重要组成部分,对车窗的平稳升降起到导向和限位重要作用,直接影响车窗升降的质量。本文主要介绍玻璃导轨的结构、强度,对车窗升降的影响。分析讨论玻璃导轨的布置参数和设计步骤。

    汽车的玻璃导轨和窗框共同组成玻璃导向与保护机构。其中玻璃导轨一般用钢板冲压或滚压成形后,焊接或用螺栓固定于车门上,对车门玻璃的平稳升降起到导向和限位重要作用。
玻璃导轨结构及优缺点
    玻璃导轨的截面一般是“U”型槽,如图1所示。“U”型槽两端设计为弯折结构,目的是卡住玻璃导槽,防止其脱落。
    车门玻璃安装导轨与焊接导轨的连接形式有卡接式(图3)、包裹式(图4)、螺栓固定式(图5)等等。
    卡接式连接是在车门焊接导轨端部开方形孔,在安装导轨上伸出挂钩配合连接。此种连接结构导轨安装方便,但孔与挂钩配合晃动量不宜过大,一般孔的宽度比挂钩大1mm。挂钩的强度也非常重要,否则玻璃在升降过程中会有卡滞、抖动等故障。卡接式连接在导轨中比较常见。
    包裹式连接是在焊接导轨端部上做有凸台,在安装导轨端部设计为叉形结构,安装导轨包裹在焊接导轨上。此种结构导轨较为新颖,但安装较不方便。
    螺栓固定式导轨是在安装导轨上部焊接有安装支架,用螺栓来固定导轨。此种导轨安装牢靠,不易晃动及变形。在车门上应用相对较少。
    在安装导轨与焊接导轨连接处一般都是有断口的,如图6所示。断口距离一般是2mm左右,在设计的时候要尽量减少断口的距离,以免影响玻璃升降的平顺性。
    对于一些在过渡的地方截面变化较大的导轨,如图7所示。设计时主要是为了安装方便及其它因素导致。若车门制造精度不佳,这种结构的导轨对车门玻璃升降影响较大,甚至会出现车窗升降停滞的故障。一般情况下,要尽量保证玻璃导轨截面的一致性。
玻璃导轨强度对车窗的影响
    玻璃导轨的强度直接影响车窗的升降,导轨本体的材料一般采用冷轧钢板SPCC,导轨厚度为0.7mm或0.8mm。导轨支架的材料为冷轧钢板SPCC,厚度为1.5mm。
    若导轨的强度不足,则容易变形。严重的会导致车门玻璃脱落。某款车型前车门玻璃前导轨由于强度不足,在试验过程中出现车门玻璃降到最低位置时,用力关车门,车门玻璃前端从前导轨中脱落的故障。经过实车检查发现用力关前车门时,玻璃瞬间冲击导轨的力较大,玻璃导轨有晃动扭曲,导致玻璃从导轨前端脱落。玻璃导轨及车门结构如图8所示。
    此玻璃升降器是叉臂式结构,在下止点处的变形量最大,达到了20mm,对车门玻璃有较大的向外拉力,因此对玻璃导轨的强度要求较高。经过分析认为需在导轨提高强度,可考虑在导轨上增加一个固定支架解决导轨固定不牢靠、强度偏弱的问题。导轨数据设计更改前后结构见图9、图10。
     对导轨更改前、后进行CAE分析,得出导轨在更改前受玻璃冲击力下位移为Xmm,更改后位移为58.5%Xmm,位移变化量减少近似一半。导轨增加支架的作用非常明显。
玻璃导轨布置参数分析
    玻璃导轨的设计和布置与周边件密切相关,涉及的有车门内外板的型面、车门玻璃的曲率、玻璃导槽的截面结构等。下面主要分析讨论玻璃导轨的结构与车门玻璃、玻璃导槽之间的布置关系,以及其对车窗升降的影响。
    1.车门玻璃端部与玻璃导槽底部间隙
    车门玻璃端部与导槽底部间隙是非常重要的一个尺寸,其直接影响车窗的升降阻力。见图11的尺寸A。A一般取值(2~2.5)mm,对称侧取值大小也应相同。若B取值过大,则会造成玻璃升降过程晃动,甚至导致玻璃脱槽。若A值过小,则会造成车窗升降阻力偏大,造成玻璃导槽非正常磨损,涂层及基体破坏脱落,导致车窗升降卡滞,甚至车窗无法升降。依据经验,对于制造精度较高的汽车,A值在(2~2.5)mm范围内尽量取小一些;对于制造精度较低的汽车,A值在(2~2.5)mm范围内尽量取大一些。
    2.车门玻璃进入导轨的尺寸
    车门玻璃进入导轨的尺寸,也关系到玻璃升降的质量。见图11的尺寸B。尺寸B取值范围一般为(7~10)mm。若B的尺寸过小,会造成车门玻璃脱槽;若尺寸过大,则会造成玻璃升降阻力过大。图12、图13是某两款车型的车门玻璃进入导轨的尺寸测量值,在设计范围内。
发表于 2018-2-25 16:35:49 | 显示全部楼层
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