汽車側(cè)窗齊平式推拉窗的設(shè)計

崔晶

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽合肥 230601)

0 引言

推拉窗是主要布置在MPV(Multi-purpose Vehicle)類車型側(cè)面的一種玻璃結(jié)構(gòu)，通過手動開啟或關(guān)閉解鎖裝置來滑動小窗玻璃，可實現(xiàn)車內(nèi)透氣換氣，提高乘客視野和乘坐舒適性。部分MPV車型由于定位問題或者中門內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題，無法布置電動升降式玻璃，在過去只能為此類車型側(cè)窗開發(fā)封閉式玻璃(玻璃通過密封膠粘貼在鈑金上，見圖1)或鉸鏈?zhǔn)讲Ａ?通過鉸鏈開關(guān)使玻璃壓緊密封膠條進(jìn)行密封，見圖2)，封閉式和鉸鏈?zhǔn)絺?cè)窗玻璃都存在透氣性和便利性差的缺點，為改善中排乘客的乘坐舒適性，側(cè)窗推拉窗玻璃結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生。

圖1 封閉式玻璃

圖2 鉸鏈?zhǔn)讲Ａ?/p>

目前推拉窗已越來越多地應(yīng)用于MPV車型尤其是中端MPV車型，部分高端MPV如大眾邁特威等也在使用推拉窗產(chǎn)品。隨著汽車行業(yè)發(fā)展和推拉窗技術(shù)的改進(jìn)，汽車設(shè)計師們正在賦予推拉窗更加可靠和高檔的設(shè)計。

推拉窗的開發(fā)大致遵循以下要素：(1)滿足總布置及造型約束條件，即推拉窗的活動小玻璃尺寸及位置設(shè)計必須滿足一定的約束條件，既要保證它與大玻璃的配合協(xié)調(diào)性和可靠性，又要滿足外觀造型設(shè)計要求；(2)內(nèi)部關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計需要保障推拉窗的性能達(dá)標(biāo)，即在設(shè)計推拉窗的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，如設(shè)計拉桿、排水口、密封膠條等時，需充分驗證確保推拉窗的操作性能、防水性能等；(3)滿足法律法規(guī)，設(shè)計推拉窗時必須滿足類似內(nèi)部凸出物要求、車內(nèi)氣味性、VOC指標(biāo)和禁用物質(zhì)限值等法規(guī)要求；(4)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計滿足平臺化通用化，即內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如導(dǎo)軌、開啟結(jié)構(gòu)、密封膠條等在滿足性能要求的前提下盡量設(shè)計成通用部件，這樣在匹配不同車型時可實現(xiàn)通用，大大降低設(shè)計和開發(fā)成本。

下面對推拉窗的基本知識和設(shè)計要點進(jìn)行闡述。

1 推拉窗的類型、結(jié)構(gòu)和功能

1.1 推拉窗的類型

推拉窗按照其外觀可分為傳統(tǒng)推拉窗和齊平式推拉窗。

傳統(tǒng)推拉窗(見圖3)結(jié)構(gòu)簡單，不含排水結(jié)構(gòu)，小玻璃關(guān)閉后與大玻璃存在明顯的面差，視覺效果和檔次感較差，但結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)成本低。多用于面包車和低端MPV車型。

圖3 傳統(tǒng)推拉窗

齊平式推拉窗結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，擁有排水結(jié)構(gòu)，開啟時可設(shè)計不同擋位，且關(guān)閉時小玻璃與大玻璃完全平齊，整體性強(qiáng)，檔次感高，多用于中端甚至高端MPV車型。齊平式推拉窗的導(dǎo)軌還分為外露式和內(nèi)藏式：外露式導(dǎo)軌(見圖4)設(shè)計簡單，無須考慮與內(nèi)飾板的配合等問題，但視覺效果稍差；內(nèi)藏式導(dǎo)軌(見圖5)設(shè)計時與車門內(nèi)飾板融為一體，檔次感更高，但需要更高的設(shè)計精度，成本較高。

目前市場上齊平式推拉窗已是主流，應(yīng)用廣泛，下面主要對導(dǎo)軌外露齊平式推拉窗進(jìn)行介紹。

圖4 外露式導(dǎo)軌

圖5 內(nèi)藏式導(dǎo)軌

1.2 齊平式推拉窗的結(jié)構(gòu)

通常齊平式推拉窗總成由固定大玻璃、滑動小玻璃及窗框總成(內(nèi)含解鎖機(jī)構(gòu)，包括拉桿、彈簧、開啟拉手等)、上下玻璃滑軌、玻璃兩端裝飾膠皮等組成，如圖6所示。

圖6 齊平式推拉窗的結(jié)構(gòu)

1.3 齊平式推拉窗的功能

齊平式推拉窗主要是應(yīng)用在由于成本控制或者門鈑金內(nèi)部空間過小、無法布置升降式玻璃的MPV車型上，其應(yīng)用使得車內(nèi)乘客與車外交流或遞取物品時無須開門，同時打開小窗乘客可以獲得更好的視野，并且大大提高車內(nèi)透氣性，便于空氣快速流通。

2 齊平式推拉窗的設(shè)計要點

2.1 齊平式推拉窗開口尺寸、滑軌尺寸及其布置位置的確定

2.1.1 齊平式推拉窗開口尺寸設(shè)計要求

齊平式推拉窗的開口尺寸在滿足造型的外觀要求同時要滿足大玻璃的強(qiáng)度要求，在設(shè)計時需要保證開口邊緣與大玻璃邊緣的安全尺寸，保證大玻璃邊緣的強(qiáng)度。確認(rèn)開口尺寸具體流程：一般是由設(shè)計人員將部分保證玻璃強(qiáng)度的約束條件輸入至造型設(shè)計人員，造型人員根據(jù)約束條件以及玻璃的整體尺寸，確認(rèn)推拉窗造型后再組織各方人員進(jìn)行評審，最終確認(rèn)開口尺寸，齊平式推拉窗開口尺寸見圖7。

圖7 齊平式推拉窗開口尺寸

2.1.2 齊平式推拉窗導(dǎo)軌尺寸和布置要求

齊平式推拉窗的上下滑軌在布置時也要保證與開口位置間的約束關(guān)系，同時導(dǎo)軌長度和厚度在設(shè)計時均有相應(yīng)的設(shè)計要求，齊平式推拉窗導(dǎo)軌設(shè)計技術(shù)要求見圖8。

圖8 齊平式推拉窗導(dǎo)軌設(shè)計技術(shù)要求

2.1.3 齊平式推拉窗開口位置設(shè)計要求

在齊平式推拉窗的設(shè)計中，還要考慮另一個問題，即開口布置在玻璃的前部還是后部。市場上各類車型的推拉窗小窗戶布置在前部和后部的均有應(yīng)用，其實布置位置在前部或者后部各有利弊，具體位置則需要設(shè)計者根據(jù)車型定位、市場需求等進(jìn)行權(quán)衡取舍。

(1)小玻璃在前側(cè)

優(yōu)點：①開窗方便；②乘員視野基本在大玻璃后側(cè)，此方案后側(cè)無窗框結(jié)構(gòu)，乘員可以獲得更大的透明視野區(qū)域。

缺點：人與車外進(jìn)行交流，需移動身體向前。

(2)小玻璃在后側(cè)

優(yōu)點：無須移動身體，打開小窗直接與車外進(jìn)行交流；

缺點：①乘員視野因窗框結(jié)構(gòu)及玻璃黑邊較大等因素，獲得的視野較小，比較壓抑；②開窗方便性不如向后側(cè)拉方便。

2.2 齊平式推拉窗操作便利性設(shè)計要點

齊平式推拉窗的操作便利性設(shè)計是最直觀影響消費者使用感受的設(shè)計重點，操作便利要求設(shè)計人員在設(shè)計時充分考慮零部件的材料、結(jié)構(gòu)等，使客戶能夠簡單便捷地開啟和滑動小窗。一般推拉窗在設(shè)計時要求推拉窗的拉手開啟力不大于40 N,滑動力不大于30 N，為滿足上述要求，設(shè)計者在設(shè)計相關(guān)結(jié)構(gòu)時需考慮以下設(shè)計重點。

2.2.1 齊平式推拉窗開啟拉手尺寸設(shè)計要求

開啟拉手的尺寸和行程要求滿足人機(jī)工程學(xué)，根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，一般要求上下拉手的距離L約50～60 mm，拉手行程La-Lb=30 mm左右。同時拉手表面需做包膠處理方便操作(不同車型使用的推拉窗其拉手布置位置和結(jié)構(gòu)有所差異(見圖9—10)，其設(shè)計參數(shù)也有一定差異,下文主要對Z向拉手布置方案進(jìn)行闡述，其設(shè)計要求見圖11)。

圖9 X向布置拉手

圖10 Z向布置拉手

圖11 Z向布置拉手設(shè)計技術(shù)要求

2.2.2 齊平式推拉窗拉桿彈簧設(shè)計要求

選擇規(guī)格合適的彈簧(見圖12)，彈簧的規(guī)格參數(shù)決定了用戶在開啟拉手的時候需要多大的開啟力，因此在前期彈簧選擇時需要確認(rèn)好彈簧的材料、彈性系數(shù)、長度、絲徑、有效圈數(shù)等，根據(jù)不同的解鎖結(jié)構(gòu)，選擇不同規(guī)格的彈簧，保證拉手的開啟力不大于40 N。

圖12 齊平式推拉窗拉桿彈簧

2.2.3 齊平式推拉窗拉桿設(shè)計要求

為有效減小拉桿頭部在導(dǎo)軌內(nèi)滑動時的滑動阻力，保證滑動順暢，確保滑動力不大于30 N，拉桿頭需做局部減膠和圓滑過渡處理，減小其與導(dǎo)軌的滑動接觸面，降低阻力，如圖13所示。

圖13 拉桿頭設(shè)計技術(shù)要求

當(dāng)然，除以上要點外，產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量把控、一致性等也對開啟便利性有著很大的影響，推拉窗內(nèi)部各零部件是動態(tài)的配合關(guān)系，無論對產(chǎn)品的制造精度還是裝配精度，都有著很高的要求。

2.3 齊平式推拉窗防水性設(shè)計要點

齊平式推拉窗的防水性設(shè)計在整個設(shè)計過程中顯得尤為重要。防水性要求推拉窗在淋雨過程中，無雨水通過大小玻璃配合處滲入車內(nèi)或有少量雨水滲入，但可通過導(dǎo)軌內(nèi)部的排水口排出車外，沒有雨水進(jìn)入車內(nèi)部。推拉窗的密封，主要是依靠小窗窗框上安裝的一圈密封膠條壓縮后與大玻璃表面形成密封，防止水進(jìn)入車內(nèi)部。這就要求設(shè)計者在設(shè)計時需注意以下設(shè)計要點：

2.3.1 齊平式推拉窗密封膠條結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計要求

密封膠條的材料選擇。目前推拉窗密封膠條大多選用硅膠材質(zhì)，由于其良好的壓縮回彈性能，可保證膠條壓縮后緊貼大玻璃表面，形成密封，且不會因長時間的壓縮導(dǎo)致永久變形，影響密封性能。膠條最小厚度要求不小于0.8 mm，硬度(Shore A)45°±5°，如圖14所示。

圖14 密封膠條結(jié)構(gòu)尺寸要求

2.3.2 齊平式推拉窗密封膠條壓縮量設(shè)計要求

密封膠條需保證足夠的壓縮量，確保小窗關(guān)閉后，膠條與大玻璃壓緊后密封可靠。如圖15所示，一般要求壓縮量為3.5～4 mm。

圖15 密封膠條壓縮量設(shè)計要求

2.3.3 齊平式推拉窗小窗窗框輪廓度設(shè)計要求

由于密封膠條安裝在小窗窗框上，為保證密封膠條與大玻璃間配合良好，小窗窗框注塑件密封面面輪廓度就需要精度較高。模具開模前，廠家需提供模流分析報告，說明模具結(jié)構(gòu)怎樣設(shè)計保證窗框下邊緣型面吻合度，同時量產(chǎn)后面輪廓度控制在±0.5，這樣才能保證膠條安裝在窗框上與大玻璃的各個部位均密封可靠。小窗窗框輪廓度要求如圖16所示。

由上可知，齊平式推拉窗的密封主要是靠小窗框上的密封膠條來保證，這就要求設(shè)計過程中重點關(guān)注密封膠條的材料尺寸等參數(shù)，同時膠條安裝在窗框上，窗框的輪廓度需要在產(chǎn)品模具設(shè)計階段及生產(chǎn)過程中進(jìn)行嚴(yán)格控制。

圖16 小窗窗框輪廓度要求

3 結(jié)論

隨著MPV車型在市場上的需求量越來越多，推拉窗在其上的應(yīng)用也越來越廣泛。為不斷提高推拉窗產(chǎn)品的使用便利性和產(chǎn)品可靠性，設(shè)計人員需不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，在設(shè)計過程中，結(jié)合以往設(shè)計經(jīng)驗進(jìn)行有效的風(fēng)險規(guī)避，同時也要結(jié)合整車的空間尺寸和客戶的具體要求進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充和調(diào)整。

參考文獻(xiàn):

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