前門玻璃前傾問題分析

向慧芳 韋思意

（1.廣西艾盛創(chuàng)制科技有限公司，廣西 柳州 545007；2.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

【摘 要】汽車玻璃升降的可靠性是汽車駕乘舒適性和汽車防盜安全的重要影響因素。文章通過研究玻璃升降系統(tǒng)的工作原理，結(jié)合現(xiàn)有的故障模式，詳細(xì)分析了玻璃前傾的原因，并提出具體的改進(jìn)措施，為后續(xù)的玻璃升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒與幫助。玻璃前傾的原因很多，鑒于篇幅所限，文章僅就幾個方面展開論述，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】玻璃升降；前傾；車門質(zhì)量；問題分析

【中圖分類號】U463.853 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）03-0083-04

車門玻璃升降系統(tǒng)是汽車車門系統(tǒng)的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞將直接影響整個車門系統(tǒng)乃至整車的安全性，其設(shè)計(jì)必須滿足車門玻璃升降順暢，并能使玻璃停留在任意位置等基本功能要求。汽車玻璃能給乘員室提供一個透光的封閉環(huán)境，直接影響駕駛室內(nèi)部的通風(fēng)性，同時影響乘員的舒適性和安全性。升降玻璃一旦失效，就會給行車安全帶來隱患，影響整車品質(zhì)。

1 前門升降系統(tǒng)的構(gòu)成及邊界條件

如圖1所示，玻璃升降系統(tǒng)位于車門內(nèi)外板之間，由玻璃、玻璃升降器、玻璃導(dǎo)槽密封條、玻璃導(dǎo)向槽及內(nèi)外水切組成，除與車門密切相關(guān)之外，還與外后視鏡、內(nèi)飾板、鎖系統(tǒng)及線束搭接。升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅與本身系統(tǒng)相關(guān)，與周邊零件的配合關(guān)系也至關(guān)重要。

根據(jù)汽車售后市場信息反饋，玻璃升降系統(tǒng)綜合問題故障率較高，其中車門玻璃升降卡滯、不平順為主要故障之一。

2 玻璃前傾潛在原因分析

通過對臺架試驗(yàn)、路試及售后反饋的一些故障進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，前門玻璃升降卡滯、不平順的一個主要原因是玻璃前傾。接下來，主要分析玻璃前傾的潛在原因。

2.1 玻璃升降系統(tǒng)的布置不合理

我們知道玻璃能平穩(wěn)運(yùn)行需要滿足2個條件：受力平衡和受力矩平衡。由于玻璃底部與玻璃導(dǎo)槽密封條之間存在間隙，為了防止玻璃在上升過程中由于摩擦力的不均衡而導(dǎo)致玻璃左右晃動，使玻璃在上升過程中往A柱或者B柱傾靠更利于玻璃的平穩(wěn)運(yùn)行。而一般汽車前門都存在傾角，由于這個傾角的存在，玻璃在上升的過程中往A柱傾靠時易卡死（如圖2所示），所以玻璃在上升過程中靠B柱是比較理想的策略。

因此，在工程設(shè)計(jì)前期，會對玻璃進(jìn)行偏轉(zhuǎn)力矩的計(jì)算，使玻璃在上升過程中有一個適當(dāng)?shù)捻槙r針偏轉(zhuǎn)力矩，這個偏轉(zhuǎn)力矩的大小一般為經(jīng)驗(yàn)值。具體的計(jì)算過程如下；玻璃受力示意圖如圖3所示。

以提拉點(diǎn)為支點(diǎn)，翻轉(zhuǎn)力=M后阻+M重+M前阻+M水切，即翻轉(zhuǎn)力=F1×L1+F2×L2+G×LG+F水切×L水切。

其中，G為玻璃重力，LG為提拉點(diǎn)到重力方向的X向距離；F1為在A柱所受到的摩擦阻力，L1為F1到提拉方向的垂直距離；F2為在B柱所受到的摩擦阻力，L2為F2到提拉方向的垂直距離；F水切為在水切處所受的摩擦阻力（為內(nèi)外水切之和），L水切為水切與玻璃的配合長度的中點(diǎn)位置到提拉方向的垂直距離。在這里，力矩方向規(guī)定順時針為負(fù)，逆時針為正；玻璃導(dǎo)槽密封條及水切的滑動阻力按3.5 N/100 mm計(jì)算。

如果在設(shè)計(jì)過程中沒有計(jì)算偏轉(zhuǎn)力矩，或者計(jì)算過程中出現(xiàn)錯誤，或者對于某個值的賦予不當(dāng)，即可能會出現(xiàn)玻璃前傾的現(xiàn)象。

2.2 玻璃升降器本身的影響

考慮到車門鈑金及升降器的制造精度因素，很難保證每一個升降器與整個車門系統(tǒng)達(dá)到完美的匹配，因此一般滑塊與導(dǎo)軌之間應(yīng)有一定的活動間隙，用來保證滑塊在上升或下降過程中不斷微調(diào)自身與導(dǎo)軌之間的位置，以減小車窗玻璃在運(yùn)動過程中的摩擦阻力。

滑塊自身有一定的自由度，但如果與導(dǎo)軌之間的活動間隙太大，在升降器啟動的瞬間滑塊左右晃動的程度嚴(yán)重，將造成固定在滑塊上的車窗玻璃發(fā)生大幅度前傾，導(dǎo)致車窗玻璃無法順利上升、升降阻力過大并且升降器在運(yùn)行中有異響。

2.3 玻璃導(dǎo)槽密封條的影響

玻璃與玻璃呢槽的摩擦狀態(tài)是產(chǎn)生運(yùn)動阻力的主要條件。玻璃呢槽卡在車門玻璃導(dǎo)軌及玻璃窗框內(nèi)，而車門玻璃又在玻璃呢槽內(nèi)滑動，因此玻璃呢槽的內(nèi)外尺寸必須設(shè)計(jì)合理，玻璃呢槽的尺寸應(yīng)保證其能可靠、緊密地卡在車門玻璃導(dǎo)軌及玻璃窗框內(nèi)，其內(nèi)部尺寸應(yīng)能保證車門玻璃能自由地上下運(yùn)動，同時應(yīng)提高呢槽表面涂層的耐磨性，減小玻璃在玻璃呢槽內(nèi)滑動時的運(yùn)動阻力。

如果玻璃導(dǎo)槽密封條的涂層質(zhì)量存在問題，經(jīng)過幾千次玻璃升降循環(huán)之后即出現(xiàn)磨損，比如A柱處玻璃導(dǎo)槽密封條涂層出現(xiàn)磨損，將加大A柱處的摩擦阻力，使玻璃的偏轉(zhuǎn)力矩為逆時針方向，即會出現(xiàn)玻璃前傾。此外，如果玻璃導(dǎo)槽密封條內(nèi)外唇邊的壓縮負(fù)荷設(shè)置不合理，比如內(nèi)唇邊大外唇邊小，內(nèi)唇邊較大的力會將玻璃往外推，使外唇邊長期處于較大的壓縮狀態(tài)，外唇邊的涂層會更易磨損，從而導(dǎo)致局部的摩擦力增大，玻璃出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象。

2.4 車門鈑金的影響

升降系統(tǒng)安裝在車門內(nèi)外板之間，升降系統(tǒng)的質(zhì)量好壞與車門鈑金的狀態(tài)息息相關(guān)，而玻璃導(dǎo)槽與內(nèi)外板的連接分為2種：一種為焊接，另一種為包邊。以下討論的是焊接車門。車門鈑金對玻璃升降平穩(wěn)性影響最大的因素有2點(diǎn)：一是前后焊接玻璃導(dǎo)槽的平行性；二是玻璃導(dǎo)槽與內(nèi)外板的焊接質(zhì)量。

玻璃是沿著螺旋線上升和下降的，前后玻璃導(dǎo)槽必須保持平行，公差需保持在±1 mm以內(nèi)。若前后玻璃導(dǎo)槽不平行，呈現(xiàn)“V”形或倒“V”形，在前后玻璃導(dǎo)槽的距離小于理論設(shè)計(jì)值時，玻璃導(dǎo)槽會壓迫玻璃往一側(cè)傾斜，通常情況下會前傾。一旦發(fā)生前傾，玻璃將無法正常升降。

而玻璃導(dǎo)槽與內(nèi)外板的焊接質(zhì)量直接影響玻璃導(dǎo)槽的開口尺寸，開口尺寸的公差需保證在±0.5 mm以內(nèi)。玻璃導(dǎo)槽密封條是裝配在玻璃導(dǎo)槽里面對玻璃進(jìn)行導(dǎo)向及密封，如果由于焊接質(zhì)量問題，導(dǎo)致玻璃導(dǎo)槽局部凸起，使開口尺寸小于設(shè)計(jì)值，此時與之相匹配的玻璃導(dǎo)槽密封條的壓縮負(fù)荷將受到影響。假如焊接凸起發(fā)生在A柱，此時A柱處的摩擦力變大，當(dāng)這個摩擦力達(dá)到一個臨界值，打破之前玻璃順時針的偏轉(zhuǎn)力矩，玻璃將發(fā)生前傾。

2.5 外后視鏡的影響

外后視鏡對玻璃前傾的影響主要是通過影響玻璃導(dǎo)槽的開口來實(shí)現(xiàn)。外后視鏡通過螺栓安裝在車門A柱處，當(dāng)安裝扭矩過大時，會迫使與之相匹配的玻璃導(dǎo)槽開口尺寸變小。

3 某款商用車前門玻璃升降卡滯問題分析

本文以某款商用車的具體問題為例，介紹前門玻璃前傾的分析過程。

3.1 故障表現(xiàn)

某款商用車在進(jìn)行整車常規(guī)路試的過程中，左前門玻璃在上升的過程中往A柱傾斜，上升到一半時出現(xiàn)卡滯，無法正常上升。在玻璃上升卡滯時用手將玻璃往B柱傾靠，玻璃可平順升降。由此可知，玻璃卡滯主要是因?yàn)椴Ａ皟A導(dǎo)致。

3.2 玻璃升降卡滯問題的分析及根源確認(rèn)

為了查找玻璃前傾的原因，本文進(jìn)行了如下分析。

（1）將玻璃導(dǎo)槽密封條拆下，讓玻璃在玻璃導(dǎo)槽中運(yùn)行，查看其偏轉(zhuǎn)傾向。玻璃往B柱傾靠，說明升降器的布置是合理的，滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）將玻璃拆下，讓升降器空轉(zhuǎn)，升降器運(yùn)行平順、無卡滯；查看玻璃托塊的自由度，有一定的晃動量，尚在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，升降器本身沒有問題。

（3）查看A柱處玻璃導(dǎo)槽密封條的情況，A柱段玻璃導(dǎo)槽密封條的底部磨損嚴(yán)重，已露出基材（如圖4所示）。關(guān)于玻璃導(dǎo)槽密封條的涂層耐磨性，供應(yīng)商處提供了試驗(yàn)報(bào)告，公司內(nèi)部也安排了耐磨試驗(yàn)，均滿足要求，除卡滯處外，其他地方的涂層情況屬于正常磨損，說明玻璃導(dǎo)槽密封條的涂層及壓縮負(fù)荷不存在問題。

（4）查看玻璃上升卡滯處導(dǎo)槽，無明顯焊接變形。測量其開口尺寸（如圖5所示），比設(shè)計(jì)值偏小2 mm左右（測量值為16 mm，設(shè)計(jì)值為17.9±0.5 mm）。

（5）將后視鏡安裝螺栓擰松，過10 min后，測量相同地方的開口尺寸，變大1 mm左右，此時玻璃可順利升降。

（6）測量右前門相同地方的玻璃導(dǎo)槽尺寸，玻璃導(dǎo)槽尺寸在17.9±0.5 mm范圍內(nèi)，玻璃升降正常。

3.3 玻璃卡滯的原因分析

由以上的分析可知，升降系統(tǒng)的布置、玻璃升降器本身及車門的焊接質(zhì)量皆不存在問題，A柱處玻璃導(dǎo)槽尺寸偏小是導(dǎo)致玻璃前傾的直接原因。當(dāng)A柱處玻璃導(dǎo)槽的尺寸偏小時，A柱處玻璃導(dǎo)槽密封條對玻璃的夾持力變大，使玻璃產(chǎn)生了一個逆時針方向的偏轉(zhuǎn)力矩，玻璃在上升過程中往A柱傾靠，玻璃左上圓角頂在玻璃導(dǎo)槽密封條底部，從而使玻璃導(dǎo)槽密封條底部涂層磨損，A柱處的摩擦力進(jìn)一步加大，加重前傾與卡滯。

而玻璃導(dǎo)槽開口尺寸偏小主要有2個原因：一是焊接質(zhì)量所致；二是后視鏡的安裝扭矩過大，迫使玻璃導(dǎo)槽的開口尺寸偏小。查看玻璃導(dǎo)槽與內(nèi)外板的焊點(diǎn)，無明顯焊接質(zhì)量問題。詢問門鈑金及后視鏡相關(guān)工程師，得知之前出現(xiàn)過后視鏡安裝螺栓由于安裝扭力過大，導(dǎo)致鈑金出現(xiàn)凹印的情況。由此可知，此故障的出現(xiàn)應(yīng)為后視鏡的安裝扭矩過大所致。

3.4 整改方案

聯(lián)合車門鈑金工程師、后視鏡工程師、總裝工程師、質(zhì)量工程師共同關(guān)注此問題，對后視鏡的安裝扭矩進(jìn)行整改，總裝工程師控制車間嚴(yán)格按照整改后的扭矩進(jìn)行操作，質(zhì)量工程師對整改效果進(jìn)行評估及跟蹤。

通過對此次玻璃卡滯問題進(jìn)行分析可知：玻璃升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)屬于車門系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)，在車型研發(fā)前期，需要與相應(yīng)的邊界條件配合設(shè)計(jì)，不但要使自身產(chǎn)品滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，還要考慮到接口產(chǎn)品的功能設(shè)計(jì)要求，充分與其他設(shè)計(jì)部門溝通，這樣才能避免類似的問題產(chǎn)生。

4 結(jié)論

考慮整個車門玻璃升降系統(tǒng)都是具有相關(guān)性的，系統(tǒng)中的任何變異因素都會對玻璃升降系統(tǒng)產(chǎn)生影響，例如玻璃導(dǎo)軌裝配不當(dāng)，會導(dǎo)致玻璃升降器在帶動玻璃升降的過程中，或者是與導(dǎo)軌干涉發(fā)出異響，或者是玻璃升降過程不平順；車身安裝孔偏差、玻璃升降器安裝位置產(chǎn)生偏差，會導(dǎo)致玻璃升降器工作不平穩(wěn)等，總之，車門玻璃升降系統(tǒng)各零件如發(fā)生變異，其結(jié)果最終都會體現(xiàn)在玻璃升降性能上。因此，針對玻璃升降卡滯問題的改善，首先必須從設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，包括升降器總成結(jié)構(gòu)的選取、玻璃的弧度范圍、玻璃導(dǎo)槽密封條的截面設(shè)計(jì)、車門導(dǎo)軌是焊接還是包邊；其次還需要兼顧系統(tǒng)零件的制造質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行總裝裝配工藝，既包括采購件的質(zhì)量（尺寸，材料，性能）、車門內(nèi)板沖壓成型質(zhì)量（安裝孔位）、車門焊接質(zhì)量（定位工裝夾具的可靠性，焊接參數(shù)）、玻璃導(dǎo)軌的裝配到位情況等。只有各個零件質(zhì)量切實(shí)得到保證，各部門按控制要求執(zhí)行到位，才能夠?qū)⒉Ａ悼栴}完全解決。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]