汽车设计玻璃升降系统设计规范模板Word格式文档下载.docx
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2.7下止位
是指玻璃下降到最下端时玻璃滑槽的位置。
2.8有效行程
升降器的上止位到下止位的距离。
2.9侧门结构件
玻璃升降系统内，用于为系统功能的实现提供强度、刚度的支撑部件，例如车门内板、加强板等。
2.10玻璃导轨
玻璃升降系统内，实现对玻璃边沿的约束，并对玻璃的上升下降的运动方向和位置进行约束的结构件。
2.11玻璃呢槽
玻璃升降系统内，与玻璃导轨配合，实现对玻璃的约束，并在车窗完全关闭时起密封作用的挤出成型的橡塑件。
下文简称呢槽。
85 分类
按玻璃升降器型式分类：
（1）齿臂式玻璃升降系统；
（2）绳轮式玻璃升降系统。
按车门的设计型式分类：
（1）无窗框门玻璃升降系统；
（2）辊压式窗框玻璃升降系统；
（3）冲压式窗框玻璃升降系统。
86 玻璃升降系统的构成
（1）侧门结构件；
（2）玻璃升降器；
（3）侧门车窗玻璃；
（4）侧门窗框/玻璃导轨；
（5）呢槽；
（6）内/外水切及其支持件。
87 玻璃升降系统的功能要求
（1）提升或降低侧门车窗玻璃；
（2）保持侧门车窗玻璃位置；
（3）通过玻璃运行关闭车窗来分隔车内空间与车外环境；
（4）侧门车窗玻璃关闭时能阻止水、灰尘、车外空气等侵入车内空间。
88 玻璃升降系统典型结构介绍
6.1齿臂式玻璃升降系统
齿臂式玻璃升降器的重要组成是一个由电机小齿轮驱动的扇形齿板。
扇形齿板连接在一个冲压成型的主臂上，主臂端部有个滑块或者滚轮，主臂通过它来支撑玻璃滑轨。
按驱动臂的型式，齿臂式玻璃升降器可分为叉臂式玻璃升降器（如图1所示）和单臂式玻璃升降器。
图1叉臂式玻璃升降系统示意图
6.2绳轮式玻璃升降系统
绳轮式玻璃升降器由滑块沿运动轨迹运动对玻璃升降进行控制，滑块通过符合玻璃运动轨迹的导轨进行导向，并与绕绳轮连接，并通过电机驱动。
滑块与绕绳轮通过柔性的钢丝绳连接，车窗玻璃安装在升降器的滑块上。
根据升降器导轨的数量，绳轮式玻璃升降器可分为双轨绳轮式升降器和单轨绳轮式升降器（如图2所示）。
双轨绳轮式玻璃升降器的优点是它具备更好的稳定性，这一优势对于无框车门特别明显。
图2.单轨绳轮式玻璃升降系统示意图
6.3玻璃升降器型式对比
除了功能和性能方面的差异，不同型式的玻璃升降器成本也存在较明显不同。
一般来说，双轨绳轮式升降器成本要显著高于叉臂式升降器，叉臂式升降器的价格较之单轨绳轮式升降器高，单轨绳轮式升降器又比单臂式升降器成本要高。
综上所述，在性能、功能以及成本等各方面，对各种型式的玻璃升降器对比如表1。
表1玻璃升降器型式对比表
项目
绳轮式
齿臂式
双轨
单轨
叉臂
单臂
速度一致性
一致
非匀速
运行稳定性
稳定
稳定性一般
较稳定
稳定性较弱
对升降器外部导向的依赖性
低，外部导向可缩短
较低，外部导向可适当缩短
较高，需全程导向
高，需全程导向
克服系统公差对性能影响的能力
较弱，对系统Y向偏差敏感
较弱，对系统Y向偏差较敏感
较强
对玻璃姿态的控制能力
强
一般
较弱
升降器成本
高
较高
低
89 玻璃升降系统详细设计
7.1选型及布置设计
7.1.1玻璃升降系统的型式选择
7.1.1.1玻璃升降器选型的输入条件
因为玻璃升降器是玻璃升降系统的核心部件，合理选择适用的玻璃升降器型式，对于整个系统设计起着至关重要的作用，并同时对整车成本、整车重量有着直接影响。
在特定车型中合理选用玻璃升降器的型式，需要相关的工程信息作为判断的输入条件，并综合考虑车型的开发要求、客户预期效果以及产品制造成本和质量要求。
请注意，此处仅就工程方面的因素对玻璃升降器选型方案进行推荐性定义，目的是保证整个玻璃升降系统的基本功能得到满足。
需要的输入信息包括以下内容，需要设计人员提取出来进行分析。
（1）侧门区域范围内完整的外造型面；
（2）玻璃造型的完整工程曲面；
（3）车窗尺寸；
（4）玻璃升降下滑角；
（5）玻璃的曲率；
（6）玻璃的弦高。
7.1.1.2车窗尺寸对玻璃升降器选型的影响
车窗尺寸对玻璃升降器选型有着直接影响，总的来说，车窗宽度越大，则越应该采用稳定性更好的玻璃升降器型式，例如双轨绳轮式玻璃升降器或者叉臂式玻璃升降器；
车窗的高度越大，则越应该采用对玻璃姿态控制能力强的玻璃升降器型式，例如双轨绳轮式玻璃升降器或者单轨绳轮式玻璃升降器。
在满足玻璃升降性能要求的前提下，综合考虑成本，根据车窗尺寸挑选玻璃升降器型式可遵循如图3所示的原则。
图3玻璃升降器选型指导图
7.1.1.3玻璃升降下滑角对升降器选型的影响
玻璃升降下滑角是玻璃升降方向与竖直线在X-Z平面内投影线的夹角，如图4所示。
这个夹角对玻璃升降的平顺性有较大影响，尤其对于应用了齿臂式升降器的系统。
应用了齿臂式升降器的系统，随着下滑角的增大，玻璃后下角与呢槽底部接触发生卡滞的概率也随之增高，此现象可通过增大玻璃后下角圆角半径得到改善。
因为玻璃前上角的圆角半径很大，下滑角对玻璃上升的影响较小。
根据经验值，当玻璃升降下滑角θ超过12°
时，不宜采用齿臂式玻璃升降器。
下滑角对绳轮式玻璃升降器也有一些影响，但是程度不如对齿臂式升降器显著。
图4玻璃升降下滑角θ
7.1.1.4玻璃的曲率/曲率半径对升降器选型的影响
玻璃的曲率对升降系统有着直接影响，一般来说，玻璃的曲率越大，玻璃升降稳定性衰减的概率越大。
当玻璃的曲率特别大的时候，应选用绳轮式玻璃升降器。
对于在造型阶段确定玻璃升降器的选型，可根据下文弦高的推荐值来确定。
7.1.1.5玻璃弦高对升降器选型的影响
玻璃的弦高（如图5所示）与玻璃的曲率相对应，对升降系统有着直接影响。
玻璃的曲率越大，则弦高越大，对玻璃边缘形状与玻璃滑动导轨形状配合的要求越高，则实际产品中，玻璃边缘与导轨相对偏差引起平顺性问题的概率越大。
玻璃的弦高大致有两种估算法：
（1）作图法：
从车身前侧（或者后侧）方向看，将玻璃在上止位的顶点和下止位的顶点连一条直线，平行于这条直线在玻璃的最外侧做切线，则两条直线间的距离就是弦高了。
（2）计算法：
（其中B为玻璃弦高；
R为玻璃曲率半径；
H为车框高度）
根据经验值，当弦高超过20mm时，不宜采用齿臂式玻璃升降器，而应选用绳轮式玻璃升降器。
图5玻璃的弦高
7.1.2玻璃升降系统的布置设计
齿臂式玻璃升降器的布置设计需要综合考虑玻璃升降器的偏移量（即玻璃升降器主臂的扰度）、车门内部的Y向空间、车门内部底部的空间等多种因素。
图6是齿臂式玻璃升降器的X面运动示意图，齿臂式玻璃升降器未与玻璃连接进行自由运动时，其与玻璃的连接块扫掠出的是一个平面，如下图“升降器自由运动中面”所示。
按前文所述作出了玻璃
升降器自由运动中面，玻璃升降器的扇齿安装面，也就是玻璃升降器的基板，其布置的朝向一般应平行于中面，如图6所示。
玻璃升降器基板的Y向布置应考虑车门的侧向尺寸。
玻璃升降器基板在X方向上的位置受玻璃升降器主臂长短的限制，在布置时应遵循的原则是尽可能将玻璃升降器电机布置在靠门铰链的一侧，且玻璃升降器基板距离门铰链尽可能接近，以减小开关车门时的转动惯量，降低车门钣金疲劳破裂的风险。
玻璃升降器基板在Z方向上的位置受玻璃升降器主臂长短、升降器扇齿规格和玻璃下止位要求的限制，应按设计输入进行布置。
有时候因为车门内空间的原因，玻璃升降器基板的朝向可能无法平行于中面，而基板的偏转就意味着玻璃升降偏移量的改变。
在需要改变基板布置朝向时，根据经验，建议遵循以下原则：
上止位偏移量a不大于13mm；
下止位偏移量c不大于13mm，中间偏移量b不大于8mm。
此为设计经验值，列于本文作为设计参考建议。
图6玻璃升降器偏移量
7.1.3布置设计时的间隙控制要求
玻璃升降系统的间隙控制要求与所有汽车系统、子系统以及零部件对间隙设计的要求一致。
在设计的初始阶段，因为无法对设计直接进行公差叠加计算，因此会在考虑公差存在的基础上对各相邻件之间的最小间隙进行定义。
一般来说，相邻两静止件之间理论设计的间隙应不小于5mm，运动件的包络轨迹与相邻静止件之间的理论间隙应不小于10mm，两相邻运动件包络轨迹之间的理论间隙应不小于15mm。
当然，上述间隙值只是一个初始的设计目标，具体问题需要具体分析，更准确可靠的方法是通过对相邻两件相对关系的尺寸链进行叠加计算，并充分考虑运动件的行程或者过行程，来确定最安全的间隙。
7.2典型断面设计
与玻璃升降系统有关的断面包括所有包含了车窗玻璃的断面、包含了玻璃导轨的断面、显示玻璃升降系统布置空间的断面。
其中，一些断面上标注的尺寸对玻璃升降运动的可靠性和稳定性有明显影响，需要对其进行正确的定义。
（1）玻璃边缘与密封条底部间隙C
玻璃边缘与密封条底部间隙（如图7所示）关系到玻璃升降时是否会出现卡滞或者是否能保证玻璃姿态，因此属于断面设计时的重要尺寸。
一般来说，此间隙一般在1.8~2.5mm之间。
（2）呢槽披风与玻璃的压缩量B
确保车门玻璃密封性能和防止升降系统阻力过大，呢槽披风与玻璃的压缩量B一般在1.2~2.5mm之间。
图7断面尺寸
（3）玻璃与导轨的重叠区域A
正确定义玻璃与导轨重叠区域（如图7所示）的尺寸是防止玻璃在运行过程中脱离导轨的关键。
此尺寸一般可定义为6~8mm，可基本保证不会因为公差原因产生脱轨失效。
（4）玻璃与内、外水切压缩量
确保车门玻璃密封性能和防止升降系统阻力过大，内、外水切与玻璃的压缩量一般在1.2~2.5mm之间。
（5）内、外板开口尺寸D
确保车门玻璃密封性能、防止升降系统阻力过大及包边焊接实现，内、外开口尺寸一般不小于25mm。
7.3玻璃升降系统设计时需考虑的强度和刚度
7.3.1车门结构的强度和刚度
齿臂式玻璃升降器的应用对于车门结构的强度和刚度的要求较高，在设计时应该遵循几项经验准则，说明见图8所示。
（1）务必保留玻璃升降器基板上下部的钣金材料，若车门上需要进行开孔设计，则开孔应避开此关键位置；
（2）应尽可能多的保留玻璃升降器电机周边的钣金，如图8所示，建议通过在车门钣金上进行拉深以避让与电机的干涉，确保钣金与电机之间的安全间隙，这样既确保了强度，又保证了安全间隙的要求。
不应通过去除电机周围的钣金来保证安全间隙。
图8车门结构强度设计关键
7.3.2玻璃导轨的强度
玻璃导轨的强度设计需要考虑玻璃升降器的Y向偏移量，根据玻璃升降器Y向偏移量可得到不同位置玻璃升降器的Y向力，该力值可要求具有设计和分析能力的玻璃升降器供应商负责提供。
将该力值在1.1~1.35倍的安全系数条件下作用于导轨上，分析导轨的应力和位移可校核导轨的强度和刚度。
集成设计较好的玻璃升降系统，玻璃导轨在X向的受力较小，但是如果玻璃升降系统的间隙控制不合理，则玻璃姿态的变化很容易使玻璃与密封条产生负面作用，使玻璃升降的驱动力都作用到导轨上，最终引起导轨变形失效。
7.3.3玻璃托架的强度
一般来说，齿臂式玻璃升降器在整个运行过程中，对玻璃托架在Y向产生的力不会超过150N，而一般玻璃托架的设计Y向受力强度极限要远大于此值，因此不用特别关注。
7.4玻璃升降系统详细结构设计
7.4.1玻璃导轨和密封条详细设计
先根据门窗的造型将断面布置到位，根据2至3个布置到位的断面定义出车窗玻璃的切边线，对玻璃的切边线应使用工程曲线拟合，例如圆弧线、螺旋线等。
确定好工程曲线与造型需要的导轨边界、玻璃边界尽可能接近后，就可以使用该曲线对玻璃升降进行运动学模拟。
完成运动学模拟后，可对玻璃导轨和密封条断面进行拉伸得到初始的3D数据。
根据玻璃升降器选择的型式，可以定义密封条和导轨的长度。
一般来说，对于叉臂式玻璃升降器，当玻璃在下止位位置时，玻璃导轨应包覆玻璃导向边的2/3以上；
而对于单臂式玻璃升降器，则应包覆玻璃导向边的全部；
对于双导轨绳轮式玻璃升降器，当玻璃在下止位位置时，玻璃导轨应包覆玻璃导向边的1/2以上；
对于单导轨绳轮式玻璃升降器，则应包覆玻璃导向边的2/3。
窗框导轨拉伸后，一般都会与造型边界存在微小差异，一般不会影响到整车的造型风格，设计人员需要协同造型人员确认该微小差异可以反馈更新到造型面上去，以确保造型面始终与工程需求一致，在日后仍然能够起到规范输入的作用。
通过运动学模拟校核，验收规范为：
（1）玻璃上各测量点与玻璃曲面的偏差（Y向），不大于0.25mm；
（2）玻璃前、后边界到玻璃导轨地面距离的偏差（X向），不大于0.5mm。
7.4.2玻璃及玻璃升降器详细设计
根据典型断面定义和玻璃引导线，之前已经得到了玻璃导轨及密封条的3D数据，玻璃上边和两个侧边也已经确定了，玻璃的下边则与升降器的选型、定义的玻璃安装方式、上下止位位置有关，同时需要考虑密封、减重和防水等要求。
为了保证密封性，在车窗全关闭状态，玻璃的下切边应确保在内外水切唇边以下，距离尽量不小于35mm。
玻璃升降器选型和布置完成后，可以对玻璃升降器进行详细设计了。
首先应根据玻璃升降器型式，定义出合适的玻璃安装方式。
再根据车门内部空间以及对玻璃下切边的要求，先初步定义出玻璃的下切边，根据玻璃运动模拟，得出玻璃的上下止位位置，同时就可以确定升降器的上下止位位置。
车门玻璃初始的安装位置应在玻璃的实际行程内任意位置，具体还需要根据车门结构，选择适合安装的位置。
一般来说，初始安装位置应确保安装过程容易操作，同时尽量不影响其他件的安装以及车门结构的强度。
下一步就是确定电机的位置，这个需要结合车门结构和车门内部空间要求来确定。
一般情况电机布置都会经过多次调整和优化，才能最终确定下来。
有了这些信息后，就可以完成玻璃升降器详细结构数据了。
升降器的详细设计是个反复的过程，要通过玻璃的运动分析对升降器数据进行优化，并通过全面的设计审核，最终达到符合要求的状态。
810 玻璃升降系统设计评审
玻璃升降系统设计评审项目见表2。
表2玻璃升降系统设计评审项目
序号
评审项目
评审项目描述
规范要求
1
BOM
BOM内包含玻璃升降系统的所有组成件的内容
内容应该完整
2
断面符合性
校核玻璃在上至位时与断面符合性
应符合典型断面定义，如上文7.2
3
玻璃运动轨迹校核
在CATIA里进行运动分析，获得玻璃在整个升降行程中的数据
应该能够进行运动分析，数据完整
4
干涉检查
检查系统是否存在干涉
不应该存在干涉。
5
静止件间隙检查
检查玻璃升降系统内各静止件之间的间隙
判定准则与相邻部位距离安装点的距离有关，一般要求不小于5mm
6
运动件间隙检查
检查玻璃升降系统内的运动构件在整个行程中与车门内其它零部件的间隙
一般要求：
运动件与静止件间隙不小于10mm；
运动件与运动件之间的间隙不小于15mm。
具体应该根据运动件的活动余量判断（如：
后门玻璃升降器在降至下止位时，玻璃下边缘与内板分别是运动件和静止件，但玻璃下降惯性力较大，该处最小间隙不小于12mm）
7
玻璃与导轨相对位置变化量
检查玻璃在整个行程中，不同位置上，玻璃与导轨相对最高位置时的变化量
运动分析的主定位侧不大于0.5mm；
副定位侧不大于1mm。
注：
副定位侧的容差与系统型式有关，需具体分析
8
构成件工艺可行性
检查玻璃升降系统的构成件在整车装配公益下的可行性
可投入、可安装、安装顺序可实现，尽量满足较高的装配效率
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