摘要：在汽车中，侧门玻璃是重要的组成部分。侧门玻璃和玻璃升降器以及导槽密封条的配合关系设计不合理易导致玻璃升降出现卡滞、脱槽或异响等问题，并加速玻璃边界对导槽密封条的磨损，影响玻璃升降系统的使用寿命。该文从玻璃升降的原理出发，对侧门玻璃的材质、工艺以及结构设计进行分析，为侧门玻璃的设计提供了理论依据。
关键词：侧门玻璃；导槽密封条；玻璃升降器；边界设计
侧门电动玻璃升降系统是由电动玻璃升降器、玻璃导槽密封条、外水切、内水切、车门玻璃、车门焊合总成组成。整个系统的运行是由电动玻璃升降器的电机驱动，通过传动机构将汽车车窗玻璃沿导向槽上升或下降，能按要求停留在任意位置。
1侧门玻璃升降系统构成
玻璃升降系统由玻璃、摇窗机、导槽密封条、内外水切、门钣金等组成。使用时要求通过玻璃升降能够保证乘客舱通风，升降过程顺畅，无间歇性运动，升降速度不能太快或太慢，升降过程中不能抖动，无异响，不影响乘客视野，玻璃关闭能形成良好密封等。其中导槽密封条布置在玻璃和钣金（通常由钣金形成导轨）之间的通道内，把二者连接起来，引导玻璃升降，并起密封作用。在导槽密封条和水切引导下，由电动机提供能量驱动玻璃升降。
2侧门升降玻璃的分类
2.1普通钢化玻璃的生产工艺与产品特点
汽车用普通钢化玻璃的生产工艺主要有切割、磨边、钻孔、洗涤、印刷、钢化、附件安装与包装等工序。其中钢化工艺是其工艺过程的关键，玻璃在加热炉中加热到接近玻璃的软化温度后，通过外界施力使其变形的同时将高压冷空气吹向玻璃的两面，使其快速均匀冷却至室温。这种玻璃处于内部受拉，外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发生应力释放，玻璃破碎成没有尖锐棱角的小块，不易伤人。
2.2夹层玻璃的生产工艺与产品特点
夹层玻璃的优点是玻璃破碎后，玻璃在中间夹层的作用下仍保持一体性，碎块与PVB中间膜粘合在一起，有效防止了玻璃碎片对乘员的伤害，安全性能得到有效提升。此外，PVB中间膜隔音隔热性能优异，可有效提升车辆的NVH性能与空调性能，但因其生产效率较低且成本较钢化玻璃高，目前多被豪华车所采用。
2.3聚碳酸酯玻璃的生产工艺与产品特点
相比较钢化玻璃与夹层玻璃，聚碳酸酯玻璃具有以下优势：（1）轻量化优势。聚碳酸酯玻璃的密度约为1.2g/cm3，无机玻璃的密度约为2.5g/cm3，考虑聚碳酸酯玻璃略厚于无机玻璃，采用聚碳酸酯玻璃可减重约40%。（2）安全性能优势。聚碳酸酯玻璃的抗冲击性能远高于钢化玻璃以及夹层玻璃，可以有效防止车窗撞击碎裂和乘客弹出车外造成的人身伤害。（3）设计自由度优势。聚碳酸酯玻璃采用注塑工艺成型，可实现大曲率复杂型面的玻璃造型。（4）零件集成优势。聚碳酸酯玻璃可实现玻璃与玻璃夹子等附件一体成型，减小后续连接带来的公差累积，同时零件装配也更加简便。
3侧门玻璃升降系统的常见问题分析
3.1升降系统功能问题
（1）试验样车在进行整车冬季可靠性试验规范过程中，检车发现左右前门升降时异响，右后门玻璃升不起，需用手扶住拉起，玻璃才能关闭。环境温度为-21℃~-15℃间。经过检测故障车发现以下几个问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆①玻璃导槽密封条，其断面十倍放大图不符合设计要求，且密封条上的涂层容易磨损，以上均可导致升降卡滞、异响甚至难以升降；与导轨匹配的倒刺无法卡入导轨内，其固定限位失效，随着玻璃升降，密封条容易晃动，导致升降异响。②玻璃上检具检测，与升降器连接的玻璃托块安装孔孔位往后偏移2.5mm，整车装配后玻璃相应地向前偏，与玻璃导槽密封条干涉（玻璃与密封条的设计间隙为2mm。），此干涉易会导致玻璃升降摩擦阻力增大，密封条涂层磨损。③调查同批次窗框钣金，发现B柱导轨用以与密封条倒刺相匹配限位的凸台高度不满足设计要求，实测为6.8mm，设计为（7.8±0.3）mm,密封条难以装配到位。（2）售后反馈某车型前门玻璃升降系统升降器卡滞问题，引起顾客抱怨，排名靠前。通过拆解滑轮座断裂的故障件发现，升降器的滑轮座断裂位置基本一致。对故障件同时期样件进行分析，发现凸台断裂根部有不规则气孔。初步判定，不规则气孔导致其强度降低，导致最终滑轮底座开裂，表现为玻璃升降器绞丝，升降失灵。运用CAE模流分析，流体汇合位置熔接线处和零件开裂位置几乎一致。随机挑选6件个标明原因为“异响”的售后退赔故障件，发现5件玻璃托块的塑料滑块上有多处不同程度的开裂。可初步判断，玻璃托架塑料滑块开裂，当玻璃摇晃时导致塑料件与金属件产生相对运动产生摩擦，是导致异响的主要原因。可以判断塑料件的结构设计不合理，导致塑料注塑成型后存在收缩应力缺陷，是导致开裂的原因。
4侧门玻璃与密封条的边界设计
在玻璃与车门上框密封条的配合位置，为减小玻璃上升过程对车门上框的冲击噪音，导槽密封条通常设计缓冲唇边结构对玻璃冲击进行缓冲，玻璃上边界的设计需与上框密封条底边留出缓冲唇边厚度尺寸。在侧门玻璃沿导槽密封条上升或下降的过程中，玻璃在前后导槽滑动摩擦力偏转力矩的作用下发生前倾或后倾偏转，玻璃圆角位置与导槽密封条底部易产生点面接触，易加速导槽密封条的磨损。为延长导槽密封条的使用寿命，玻璃四个圆角位置设计时通常进行特殊的二次倒角，将玻璃与导槽密封条底部的点面接触优化为线面接触，从而减轻对密封条的磨损。
5侧门玻璃与升降器的连接设计
（1）滑块夹紧玻璃的型式。采用此种结构型式玻璃无需打孔或粘结过渡夹子，升降器滑块上的玻璃夹子通过螺栓打紧夹紧玻璃实现固定。此种结构型式的优点是：玻璃制造简便；可实现玻璃装配位置的调节，以适应车门制造偏差。缺点是玻璃装配过程中需操作者对玻璃位置进行调节，装配时间长，效率低。（2）自攻螺钉涨紧玻璃孔的型式。采用此种结构型式玻璃需设计安装孔，孔内嵌套塑料卡扣，通过自攻螺钉涨紧塑料卡扣的方式将玻璃与升降器滑块固定。此种结构型式在长时间使用后易磨损松散，导致玻璃运行换向时产生异响，此外对嵌套塑料卡扣的材质耐候性要求较高，否则在干冷环境下易发生脆断。（3）玻璃粘接塑料夹子的型式。为玻璃粘接塑料夹子的型式，塑料夹子设计内嵌螺母，通过螺栓打紧与玻璃升降器滑块进行固定。此种结构型式需重点控制塑料夹子与玻璃的粘接定位，定位不准易导致玻璃运行过程中偏磨单侧导槽，加速导槽密封条的磨损。（4）一触式玻璃固定型式。采用此种结构型式的玻璃需设计圆形开孔，玻璃升降器滑块上设计坡度导向卡勾，玻璃装配时自上而下落下，玻璃开孔与玻璃升降器滑块导向卡勾卡接固定。此种结构型式的优点是：安装简便，取消打紧螺栓的操作；节省布置空间，车门内板无需设计安装工具空间。车门开孔减少，有利于车门密封性能的提升。缺点是玻璃拆卸需采用特制工具，售后维修不便。因夹层玻璃多为非钢化玻璃，打孔后易开裂，若采用此种固定型式，需采用塑料夹子进行过渡，塑料夹子一端通过粘接与夹层玻璃固定，一端设计圆形开孔与升降器滑块卡接固定。
结语
综上所述，汽车侧门玻璃与导槽密封条以及玻璃升降器的配合型式与尺寸是侧门玻璃设计的关键，本文从玻璃升降的原理出发，对侧门玻璃与密封条以及升降器的配合型式与关键尺寸进行分析，为侧门玻璃的设计提供了理论依据，可有效防止因设计不合理导致的玻璃升降卡滞、脱槽或异响等问题出现。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.GB9656-2003汽车安全玻璃[S].2-3.
[2]张晓春.车门玻璃升降失效原因分析[D].大连：大连理工大学，2003.
论文作者:郭景,隋斌
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/2/13
标签：玻璃论文; 侧门论文; 密封条论文; 型式论文; 聚碳酸酯论文; 升降器论文; 夹子论文; 《电力设备》2018年第25期论文;