玻璃升降系统设计指南.pdf

1、 文件编号：版本号:玻璃升降系统设计指南 广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院 玻璃升降系统设计指南 目 录 1 1 玻璃升降系统概述玻璃升降系统概述.1 1.1 玻璃升降系统定义、命名与分类.1 1.1.1 定义.1 1.1.2 命名.错误！未定义书签。错误！未定义书签。1.1.3 分类.1 1.1.4 玻璃升降系统的构成.1 1.2 玻璃升降系统设计要求.1 1.2.1 玻璃升降系统通用要求.1 1.2.2 玻璃升降系统功能要求.2 1.3 玻璃升降系统典型结构、工艺及材料介绍.2 1.3.1 玻璃升降系统的典型结构.2 1.3.1.1 齿臂式玻璃升降系统.2 1.3.1.2 绳轮式玻璃

2、升降系统.3 1.3.1.3 齿臂式玻璃升降器系统的设计特征.4 1.3.1.4 绳轮式玻璃升降系统的设计特征.5 1.3.1.5 玻璃升降器型式对比.5 1.3.2 玻璃滑动密封条的典型结构.6 1.3.3 典型工艺.7 2 2 玻璃升降系统设计流程玻璃升降系统设计流程.7 2.1 玻璃升降系统设计过程介绍.7 2.1.1 玻璃升降系统前期研究阶段.9 2.1.2 玻璃升降系统概念设计阶段.9 2.1.3 玻璃升降系统详细设计阶段.9 2.1.4 玻璃升降系统设计验证阶段.9 2.2 玻璃升降系统开发各阶段输入输出内容定义.9 3 3 玻璃升降系统详细设计玻璃升降系统详细设计.10 3.1

3、选型及布置设计.10 玻璃升降系统设计指南 3.1.1 玻璃升降系统的型式选择.10 3.1.1.1 玻璃升降器选型的输入条件.10 3.1.1.2 车窗尺寸对玻璃升降器选型的影响.10 3.1.1.3 玻璃升降下滑角对升降器选型的影响.12 3.1.1.4 玻璃的曲率/曲率半径对升降器选型的影响.12 3.1.1.5 玻璃弦高对升降器选型的影响.12 3.1.1.6 密封条型式的选择.13 3.1.2 玻璃升降系统的布置设计.13 3.1.3 布置设计时的间隙控制要求.14 3.2 典型断面设计.15 3.3 玻璃升降系统设计时需考虑的强度和刚度.16 3.3.1 车门结构的强度和刚度.16

4、 3.3.2 车门结构强度的校核.16 3.3.2.1 玻璃升降器的堵转工况.17 3.3.2.2 结构强度校核的边界条件设置.17 3.3.2.3 车门强度校核分析的输出信息.18 3.3.3 玻璃滑动导轨的强度.18 3.3.4 玻璃托架的强度.18 3.4 玻璃升降系统详细结构设计.18 3.4.1 玻璃导轨和密封条详细设计.18 3.4.2 玻璃及玻璃升降器详细设计.19 4 4 玻璃升降系统设计评审及验证玻璃升降系统设计评审及验证.19 4.1 设计验证内容及方法.19 4.2 设计评审.20 5 5 典型设计案例典型设计案例.21 5.1 获取输入数据.22 5.2 定义玻璃切边.

5、23 5.3 玻璃升降运动分析.26 5.4 玻璃导轨及密封条的拉伸.27 5.5 玻璃升降运动的校核.27 5.6 反馈并修整造型.28 玻璃升降系统设计指南 前 言 本指南规定了玻璃升降系统的概述（第一章）、设计流程（第二章）、详细设计（第三章）、设计评审及验证（第四章）以及典型设计案例（第五章）。撰写本文的目的是编制汽车玻璃升降系统设计过程的指导性文件，用于指导玻璃升降系统的设计。本文对玻璃升降系统设计过程的描述内容主要是针对齿臂式玻璃升降器的应用，着重在车门系统集成齿臂式玻璃升降器需要进行的集成设计工作，并且玻璃升降器部件内部与系统集成的关系需要与具备设计和开发能力的供应商讨论以获取更

6、适合具体车型开发要求的内容。本文介绍了汽车玻璃升降系统的零部件构成，描述了玻璃升降系统的核心部件玻璃升降器的具体种类、型式和特点，描述了在选择玻璃升降器型式时需要的输入信息，并对玻璃升降器型式的选择方法进行了指导性定义。之后，本文阐述了玻璃升降系统的设计过程，包括使用 CATIA 软件进行设计的大致建模过程、玻璃升降器的布置方法、需要进行运动学校核检查的项目等。除此之外，文中还对玻璃升降器系统的结构强度设计提出了指导性的要求，并给出了进行强度校核仿真分析的边界条件。本指南暂时无法识别是否涉及专利技术。本指南由广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院车身工程部提出。本指南由广州汽车集团股份有限公司

7、汽车工程研究院技术管理部归口。本指南由广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院车身工程部起草。本指南由广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院车身工程部解释。本指南主要起草人：欧阳颖、胡泽家。本指南于 2011 年 12 月首次发布。玻璃升降系统设计指南 1玻璃升降系统设计指南 玻璃升降系统设计指南 1 1 玻璃升降系统概述 玻璃升降系统概述 1.1 玻璃升降系统定义、命名与分类 1.1.1 定义 玻璃升降系统：汽车车门上，实现提升或降低车窗玻璃的功能，并能将玻璃保持在行程内任意位置的若干零部件组成的系统。玻璃升降器：是指由电机驱动或手动驱动，通过传动机构驱动汽车车窗玻璃沿玻璃导轨上升或下降，能按

8、要求停留在任意位置，并能控制并保持玻璃在车身内的姿态的装置。下文简称升降器。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。玻璃滑动导轨：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。下文简称玻璃导轨。玻璃滑动密封条：玻璃升降系统内，与玻璃滑动导轨配合，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。下文简称玻璃密封条。1.1.2 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

9、系统；（3）冲压式窗框玻璃升降系统。1.1.3 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）侧门窗框密封条/玻璃导轨密封条；（6）内/外水切及其支持件。1.2 玻璃升降系统设计要求 1.2.1 玻璃升降系统通用要求 玻璃升降系统设计指南 2QJGAC 1240.001 乘用车玻璃系统技术条件 QJGAC 1240.008 车身辊压件技术条件 QJGAC 1240.022 汽车橡塑密封条技术条件 QJGAC 1250.016 电动玻璃升降器技术条件 1.2.2 玻璃升降系统功能要求（1）提升或降低侧门车窗玻璃；（2）保持侧门车窗玻璃位

10、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。1.3 玻璃升降系统典型结构、工艺及材料介绍 1.3.1 玻璃升降系统的典型结构 1.3.1.1 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手动小齿轮或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安装滑轨。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（如图 2 所示）。图1.叉臂式玻璃升降器 玻璃升降系统设计指南 3 图2.单臂式玻璃升降器 1.3.1.2

11、 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，即可由手摇驱动，也通过电机驱动。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（如图 4 所示）和单轨绳轮式升降器（如图 3 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3.单轨绳轮式玻璃升降器结构示意图 玻璃升降系统设计指南 4 图4.双轨绳轮式玻璃升降器产品示例 1.3.1.3 齿臂式玻璃升降器系统的设计特征 单臂式和叉臂式玻璃升降器均能

12、用于“桶形”或者圆柱玻璃面的设计中。尽管如此，因为在齿臂式玻璃升降器系统的设计中，升降轨迹相对于其主臂旋转平面存在位置上的偏差，随着升降过程中主臂挠度的持续变化，整个系统也承受着持续变化的系统负载。因此，齿臂式玻璃升降系统需要更高的玻璃滑动密封条耐久性能和刚度更好的门内钣金设计。另外一个对齿臂式玻璃升降器的有用之处就是它可以应用于玻璃升降需要附带一些旋转时，某些后三角窗玻璃（1/4 玻璃窗）会有这样的要求。叉臂式玻璃升降器可以通过改变臂长或相对角度来实现，而单臂式升降器可以通过增加导向机构来实现。在玻璃升降系统设计时需要注意的是，齿臂式玻璃升降器对玻璃升降不提供完整的导引和支撑。这个特点在避免

13、玻璃升降卡死的同时又要求门框玻璃滑动导轨在整个行程中为玻璃升降提供完整的导向，以控制玻璃在前后方向以及玻璃曲率方向上的运动。因为齿臂式玻璃升降器特别的柔性设计，它可以适应车门制造过程中产生的累积公差。玻璃升降的上止位和下止位约束特征可以在升降器内部实现，并一般来说，上止位可以通过让玻璃堵转在门框顶部的密封条里来实现。因为齿臂式玻璃升降器不需要滑块，在门内，玻璃与布置空间的高度比绳轮式玻璃升降器的要大。也就是说，使用齿臂式玻璃升降器可以允许玻璃底部在车窗全开位置更靠近车门底部，从而实现更大的玻璃开度。齿臂式玻璃升降器主要由金属冲压件构成，因此它在物流过程中具备很好的搬运可靠性。并且收折后，它的质

14、量更为集中，因此物流效率也很高。为安装齿臂式玻璃升降器设计的门内钣金上的可达孔，可以是扩音器安装孔或者类似尺寸的大孔。一般来说，较长的玻璃升降器驱动臂尺寸或者较浅的侧门内部深度，会导致较大的安装可达孔要求。而安装时，在升降器上预装螺栓配合门内钣金上的“钥匙型”孔设计，可以显著提高总装线的装配效率。很多零件可以在不同的项目中沿用。但是如果玻璃曲率改变了，驱动臂一般都需要重新设计。玻璃升降系统设计指南 51.3.1.4 绳轮式玻璃升降系统的设计特征 对于绳轮式玻璃升降器，可以采用多种玻璃运行轨迹的配置，包括螺旋线。设计合适的滑块导引系统，可以降低玻璃升降在稳定性和导向方面对门框玻璃滑动导轨的依赖。

15、这意味着，可以缩短门框玻璃滑动导轨的长度，从而节省成本并减少玻璃升降的摩擦力。升降器的导轨以及它在车门上的安装型式可以增加门内钣金的刚度。较薄的门内钣金会在电动升降器系统的负载下产生明显可见的变形。如果玻璃的曲率过大，则需要在升降器导轨的中部增加第三个安装点。一般来说，单轨绳轮式玻璃升降器更易于安装，同时对于门内钣金上的可达孔尺寸的要求也较小。除成本外，单轨绳轮式玻璃升降器相对与双轨式的优势还在于更轻的重量和更高的物流效率。对于较宽的玻璃以及无框车门，双轨绳轮式玻璃升降器能够提供更高的可靠性，但同时需要更大的安装空间以及可达孔。而且，它的两根导轨也需要更为准确的相对位置，以保证前后滑块不会产生

16、位置冲突。绳轮式玻璃升降器有着在整个玻璃行程中持续一致的速比，而齿臂式玻璃升降器的速度类似于正弦变化。因此，对于手动的玻璃升降系统，绳轮式升降器提供的摇窗手感更为均匀一致。除以上特点外，绳轮式玻璃升降器的大部分零件基本不受玻璃曲率的影响，也就是说，它们能够被沿用于不同的设计中。1.3.1.5 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为高，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 一致 非匀速 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 较强 对玻璃姿态的控制能力 强 较强