汽車側(cè)窗齊平式推拉窗的設(shè)計(jì)

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(guò)手動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉解鎖裝置來(lái)滑動(dòng)小窗玻璃，可實(shí)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(wèn)題或者中門內(nèi)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題，無(wú)法布置電動(dòng)升降式玻璃，在過(guò)去只能為此類車型側(cè)窗開(kāi)發(fā)封閉式玻璃(玻璃通過(guò)密封膠粘貼在鈑金上，見(jiàn)圖1)或鉸鏈?zhǔn)讲Ａ?通過(guò)鉸鏈開(kāi)關(guān)使玻璃壓緊密封膠條進(jìn)行密封，見(jiàn)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(diǎn)，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(yùn)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(lái)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(jì)師們正在賦予推拉窗更加可靠和高檔的設(shè)計(jì)。

推拉窗的開(kāi)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(dòng)小玻璃尺寸及位置設(shè)計(jì)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(jì)要求；(2)內(nèi)部關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要保障推拉窗的性能達(dá)標(biāo)，即在設(shè)計(jì)推拉窗的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)，如設(shè)計(jì)拉桿、排水口、密封膠條等時(shí)，需充分驗(yàn)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(jì)推拉窗時(shí)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(jì)滿足平臺(tái)化通用化，即內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如導(dǎo)軌、開(kāi)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(jì)成通用部件，這樣在匹配不同車型時(shí)可實(shí)現(xiàn)通用，大大降低設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)成本。

下面對(duì)推拉窗的基本知識(shí)和設(shè)計(jì)要點(diǎn)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(jiàn)圖3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jué)效果和檔次感較差，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)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(kāi)啟時(shí)可設(shè)計(jì)不同擋位，且關(guān)閉時(shí)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(jiàn)圖4)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)須考慮與內(nèi)飾板的配合等問(wèn)題，但視覺(jué)效果稍差；內(nèi)藏式導(dǎo)軌(見(jiàn)圖5)設(shè)計(jì)時(shí)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(jì)精度，成本較高。

目前市場(chǎng)上齊平式推拉窗已是主流，應(yīng)用廣泛，下面主要對(duì)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(dòng)小玻璃及窗框總成(內(nèi)含解鎖機(jī)構(gòu)，包括拉桿、彈簧、開(kāi)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(guò)小、無(wú)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(shí)無(wú)須開(kāi)門，同時(shí)打開(kāi)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(jì)要點(diǎn)

2.1 齊平式推拉窗開(kāi)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(kāi)口尺寸設(shè)計(jì)要求

齊平式推拉窗的開(kāi)口尺寸在滿足造型的外觀要求同時(shí)要滿足大玻璃的強(qiáng)度要求，在設(shè)計(jì)時(shí)需要保證開(kāi)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(kāi)口尺寸具體流程：一般是由設(shè)計(jì)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(jì)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(píng)審，最終確認(rèn)開(kāi)口尺寸，齊平式推拉窗開(kāi)口尺寸見(jiàn)圖7。

圖7 齊平式推拉窗開(kāi)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(shí)也要保證與開(kāi)口位置間的約束關(guān)系，同時(shí)導(dǎo)軌長(zhǎng)度和厚度在設(shè)計(jì)時(shí)均有相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，齊平式推拉窗導(dǎo)軌設(shè)計(jì)技術(shù)要求見(jiàn)圖8。

圖8 齊平式推拉窗導(dǎo)軌設(shè)計(jì)技術(shù)要求

2.1.3 齊平式推拉窗開(kāi)口位置設(shè)計(jì)要求

在齊平式推拉窗的設(shè)計(jì)中，還要考慮另一個(gè)問(wèn)題，即開(kāi)口布置在玻璃的前部還是后部。市場(chǎng)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(shí)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(jì)者根據(jù)車型定位、市場(chǎng)需求等進(jìn)行權(quán)衡取舍。

(1)小玻璃在前側(cè)

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

缺點(diǎn)：人與車外進(jìn)行交流，需移動(dòng)身體向前。

(2)小玻璃在后側(cè)

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)須移動(dòng)身體，打開(kāi)小窗直接與車外進(jìn)行交流；

缺點(diǎn)：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(kāi)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(jì)要點(diǎn)

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

2.2.1 齊平式推拉窗開(kāi)啟拉手尺寸設(shè)計(jì)要求

開(kāi)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(jì)經(jīng)驗(yàn)，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(shí)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(jiàn)圖9—10)，其設(shè)計(jì)參數(shù)也有一定差異,下文主要對(duì)Z向拉手布置方案進(jìn)行闡述，其設(shè)計(jì)要求見(jiàn)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(jì)技術(shù)要求

2.2.2 齊平式推拉窗拉桿彈簧設(shè)計(jì)要求

選擇規(guī)格合適的彈簧(見(jiàn)圖12)，彈簧的規(guī)格參數(shù)決定了用戶在開(kāi)啟拉手的時(shí)候需要多大的開(kāi)啟力，因此在前期彈簧選擇時(shí)需要確認(rèn)好彈簧的材料、彈性系數(shù)、長(zhǎng)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(kāi)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(jì)要求

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

圖13 拉桿頭設(shè)計(jì)技術(shù)要求

當(dāng)然，除以上要點(diǎn)外，產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量把控、一致性等也對(duì)開(kāi)啟便利性有著很大的影響，推拉窗內(nèi)部各零部件是動(dòng)態(tài)的配合關(guān)系，無(wú)論對(duì)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(jì)要點(diǎn)

齊平式推拉窗的防水性設(shè)計(jì)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中顯得尤為重要。防水性要求推拉窗在淋雨過(guò)程中，無(wú)雨水通過(guò)大小玻璃配合處滲入車內(nèi)或有少量雨水滲入，但可通過(guò)導(dǎo)軌內(nèi)部的排水口排出車外，沒(méi)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(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)需注意以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

2.3.1 齊平式推拉窗密封膠條結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)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(huì)因長(zhǎng)時(shí)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(jì)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(jì)要求

2.3.3 齊平式推拉窗小窗窗框輪廓度設(shè)計(jì)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(kāi)模前，廠家需提供模流分析報(bào)告，說(shuō)明模具結(jié)構(gòu)怎樣設(shè)計(jì)保證窗框下邊緣型面吻合度，同時(shí)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(gè)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(lái)保證，這就要求設(shè)計(jì)過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注密封膠條的材料尺寸等參數(shù)，同時(shí)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(jì)階段及生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)上的需求量越來(lái)越多，推拉窗在其上的應(yīng)用也越來(lái)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(jì)人員需不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避，同時(shí)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):

[1]吳雄興.一種汽車后側(cè)推拉窗的設(shè)計(jì)及問(wèn)題分析[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2011(9):17-20.

WU X X.The Design of an Automobile Sliding Window After Side and Its Problem Analysis[J].Enterprise Science and Technology & Development,2011(9):17-20.