A柱障礙角的優化研究

王小留

（上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海 201804）

引言

駕駛員前方視野的好壞直接關系到行車安全，A柱障礙角是影響駕駛員前方視野效果的重要參數之一。A柱障礙角越小，駕駛員視線受擋面積越小，對前方和側方交叉處的觀察更加準確，駕駛安全性更高。因此有效提升A柱障礙角是提升主動安全的可靠措施之一，同時也是提高整車產品競爭力的亮點之一。

A柱障礙角的大小受到造型、窗框、風擋等系統的布置限制，車型開發前期造型和窗框形式確定后，A柱障礙角的大小范圍基本確定。隨著各子系統的布置調整及制造工藝的不斷提升，A柱障礙角的大小可進一步優化。但A柱障礙角的大小需多重考慮相關零件更改的可行性，同時也要綜合考慮造型需求、制造策略及整車匹配等各方需求。本文基于造型和窗框形式鎖定的前提下，通過對前門玻璃導軌X向位置、側圍A柱寬度、前風擋處黑邊寬度三要素進一步優化實現了A柱障礙角的減小。

1　A柱障礙角的測量方法

圖1　GB A柱障礙角測量示意圖Fig.1 GB measurement of A-pillar barrier angle

在整車開發中所定義的A柱障礙角是指乘員左右眼都不可見的區域所形成的視覺角度，即雙目障礙角。GB 11562-2014《汽車駕駛員前鋒視野要求及測量方法》[1]規定單側單根A柱雙目障礙角不得超過6°，具體測量方法如圖1所示。

S1截面：從Pm點向前做與水平面向上2°平面，與A柱相交的最前點做水平截面形成S1截面；S2截面：從Pm點向前做與水平面向下5°平面，與A柱相交的最前點做水平截面形成S2截面。將S1、S2截面投影到P點所在的水平面內，雙目障礙角在該平面內測量所得。將 E1、E2的連線繞 P1旋轉，使得E1、E2的連線與過E1點至左A柱的S2截面外側切邊垂直，從E1向S2截面外側作切線和從E2向S1截面內側作切線，兩切線形成的夾角即為駕駛員（左）側的A柱障礙角如圖2所示。

圖2　左側A柱障礙角示意圖Fig.2 Left side measurement of A-pillar barrier angle

從A柱障礙角截面圖2可以看出， A柱障礙角右側視野線落在S1截面中前風擋黑邊邊界上。根據車型形式不同，轎車車型駕駛員坐姿較低，A柱障礙角左側視線通常會落在S2截面中前門玻璃導軌上，SUV車通常會落在 S2截面中前門窗框上。

2　A柱障礙角的優化

從A柱障礙角的測量方法中可以看出，A柱障礙角的主要影響因素有：玻璃導軌的位置、窗框寬度、A柱腔體寬度及前風擋黑邊寬度。本文基于公司在開發的某款車型其造型及窗框形式已鎖定的前提下，分別從玻璃導軌的位置、A柱腔體寬度、前風擋黑邊寬度三個主要因素進一步研究優化A柱障礙角。

2.1　玻璃導軌的位置

此車型為轎車，駕駛員坐姿較低，A柱障礙角在S2截面處與玻璃導軌相切。玻璃導軌前移，則S2截面的左側截面邊界點將會前移，從而減小A柱障礙角。但由于受到后視鏡底座安裝空間及玻璃導軌在門內外板之間腔體的布置空間限制，經分析，在保證后視鏡底座安裝空間及滿足導軌周邊零件空間布置的情況下，前門玻璃導軌依然可以前移4.6mm，使得A柱障礙角減小0.07°，如圖3所示。

圖3　玻璃導軌前移4.6mmFig.3 Moving the glass lead rail forward 4.6mm

2.2　A柱腔體寬度

A柱結構斷面結構形式如圖4所示，其整體寬度有三方面決定，分別是窗框結構尺寸W1，側圍外板A柱腔體寬度，風擋黑邊寬度 W3。在車型開發前期造型及窗框形式基本確定的情況下，窗框結構尺寸W1基本鎖定，因此A柱結構對A柱障礙角的影響主要為A柱腔體寬度W2及風擋黑邊寬度W3。

A柱腔體寬度 W2主要受限于成型工藝及模具結構強度。考慮到模具強度及退模便利性的條件下，一般W2推薦大于45mm，側圍翻邊夾角α小于55°。競爭車型A柱寬度W2及A柱翻邊夾角α值如表1所示。通過競爭車型分析及CAE計算，側圍翻邊夾角α對模具結構影響較大，在確保夾角α滿足分型模具退模空間的情況下，A柱腔體寬度W2可進一步減小。此車型優化前W2為47.3mm，α為46.93°，優化后W2為44.2mm，α為49.52°。A柱腔體寬度W2減小3.1mm后，A柱障礙角減小了0.36°。

圖4　玻璃導軌前移4.6mmFig.4 Moving the glass lead rail forward 4.6mm

表1　競爭車型A柱腔體尺寸Tab.1 The width of the benchmarks

2.3　前風擋黑邊寬度

前風擋黑邊邊界是S1截面直接相切點，縮小黑邊寬度，則 S1截面相切邊界內移，從而直接減小 A柱障礙角。因此減小前風擋玻璃黑邊寬度是最為常用的方法之一。黑邊寬度W4各尺寸如圖5所示。

圖5　黑邊寬度W4Fig.5 Black flange width W4

其中：

A：外側防溢膠寬度；

L：涂膠寬度；

D：限高塊寬度；

M：黑邊與鈑金距離。

各參數競爭車型數據如表2所示。外側防溢膠寬度A，此車型設計值僅1.0mm，已無壓縮空間，否則玻璃膠會向外側溢出。限高塊寬度D為3.0mm為供應商分析后最小尺寸，進一步減小會導致結構強度不足。黑邊與鈑金距離M值包含了飾板與鈑金之間距離 3mm、飾板厚度 3mm、飾板與黑邊距離6mm。飾板與鈑金距離及飾板厚度為制造最小需求，進一步減小飾板與黑邊距離將會導致飾板切邊外露風險。因此，A、D、M值無進一步減小空間。

涂膠寬度L包含玻璃膠寬度及玻璃膠與限高塊之間的安全間隙，此車型設計優化前L為18.5mm，分別為14.0mm涂膠寬度及 4.5mm的安全間隙。經尺寸鏈計算及競爭車型分析，安全間隙值可縮小至0mm，即玻璃膠與限高塊之間無間隙。為充分驗證此結論，在此車型軟模造車階段，共計驗證了30輛實車，未出現一輛溢膠現象，因此涂膠寬度L值減小至14.0mm是可行。則整體黑邊寬度W4由34.5mm降低到30.0mm，優化了4.5mm，A柱障礙角減小了0.34°。

表2　競爭車型黑邊寬度分析Tab.2 Black flange width of the benchmarks

2.4　A柱障礙角的優化效果

經過玻璃導軌前移 4.6mm，側圍 A柱腔體減小 3.1mm及黑邊寬度減小4.5mm三步優化后，此車型的A柱障礙角由原來的3.58°減小到2.81°。

3　結論

本文基于公司現開發的某車型，對影響A柱障礙角的玻璃導軌位置X向未知、A柱腔體寬度、黑邊寬度三個因素做了進一步研究優化，有效的將A柱障礙角由原來的 3.58°減小到2.81°，達到了同級別較優水平。

[1] GB11562-2014. 汽車駕駛員前方視野要求及測量方法[S].北京:中國標準出版社,2014.

[2] 覃星翠,康意誼,李輝,方星.減小乘用車 A 柱障礙角的設計方法及應用[J].裝備與制造技術,2015,(9):29-31.