汽車前擋風玻璃的設計與開發

劉昌權，劉艷波，范明華

（1.奇瑞商用車（安徽）有限公司，安徽 蕪湖 241009；2.奇瑞新能源汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

前言

前擋風玻璃的設計并不是對玻璃本身結構的設計，玻璃面在造型凍結后，可以直接通過外A 面得到。擋風玻璃的設計主要涉及形狀尺寸校核、視野校核、邊界定義、材料選擇、密封設計、定位設計，后擋風玻璃還包括除霜設計（這部分主要是電器的設計和驗證，這里不作介紹），直接作為背門使用的后擋玻璃還包括開啟機構設計。擋風玻璃的形狀尺寸校核和視野校核，應在造型凍結前，結合車體的A、C 柱同時進行。

1 形狀和尺寸校核

對于不同的球高、拱高和輪廓尺寸，玻璃要求不同的成型工藝，成本也會發生很大的變化。因此，在擋風玻璃設計前，應對形狀和尺寸進行校核，主要是對玻璃的球高、拱高和輪廓尺寸進行檢查。

表1 不同工藝對應玻璃球高、拱高和輪廓尺寸要求

沿指定的主曲方向，截出若干玻璃截面，在這一系列的截面中，最長弦線與所在截面內玻璃面的最大距離稱為玻璃拱高。沿指定的副曲方向，截出若干玻璃截面，在這一系列的截面中，最長弦線與所在截面內玻璃面的最大距離稱為玻璃球高。不同工藝對應的玻璃球高、拱高和輪廓尺寸要求如上表。

2 視野校核

2.1 測量參數

與前擋風玻璃有關的前視野測定，主要涉及以下測量參數：

2.1.1 V 點

V 點是表征駕駛員眼睛位置的點，它與通過駕駛員乘坐位置中心線的縱向嵌垂平面、R 點及設計座椅靠背角有關。通常用V1，V2兩點表示V 點的不同位置。

2.1.2 風窗玻璃基準點

指從V 點向前的射線與風窗玻璃外表面的交點。

2.2 前視野要求

涉及前擋風玻璃的前視野要求包括：

（1）風窗玻璃透明區（透光率≥70%，可簡單看作出去黑邊及花點的前擋風玻璃）至少應包括風窗玻璃基準點連線所包圍的面積，這些基準點是：

1）V1點水平向前偏左17°的基準點a。

2）V1點向前沿鉛垂面偏上7°的基準點b。

3）V2點向前沿鉛垂面偏下5°的基準點c。

4）在汽車縱向對稱平面另一側，應增加3 個輔助基準點a’，b’，c’，它們與a，b，c 三個基準點相對稱。

（2）在駕駛員前視野180°的范圍內，在通過V1的水平面下方和通過V2的三個平面（三個平面都和水平面向下成4°夾角，其中一個平面垂直于Y 基準平面，另兩個平面垂直于X 基準平面）上方的范圍內，除了A 柱、三角窗分隔條、車外無線電天線、后視鏡和風窗玻璃刮水器等造成的障礙外，不得有其他障礙。但是以下情況除外：

1）直徑小于0.5mm 的嵌入式天線，或小于1.0mm 的印刷式天線，不認為是視野障礙。

2）無線電天線的導線一般不得進入GB11556 規定的A區，但是導線直徑小于0.5mm 時，可允許三根導線進入，此種情況不認為是視野障礙。

3）最大直徑為0.03mm，導線是豎直的，最小間距1.25mm，或導線是水平的，最小間距2.0mm 的除霜及除霧導線，不認為是視野障礙。

（3）通過V2 垂直于Y 基準平面且與轉向盤上邊緣相切的平面，如該平面相對水平面至少后下傾斜1 度時，則轉向盤上邊緣以下的儀表板所構成的障礙是允許的。

圖1 涉及前擋風玻璃的前視野要求

3 前擋風玻璃的邊界定義

前擋風玻璃的邊界，應與整車的間隙段差圖結合起來。

前擋風玻璃的邊界定義由以下幾個參數決定：

（1）前擋風玻璃與頂蓋分塊線位置、間隙設計值（一般設計為3-5mm，公差±1.0mm）。

（2）前擋風玻璃與A 柱分塊線位置、間隙設計值（一般設計為5-10mm，公差±1.0mm）。

（3）前擋風玻璃與前罩分塊線位置，前擋風玻璃下方零件布置情況。

需要特別指出的是，前擋風玻璃下端，由于被前罩覆蓋，其邊界的定義自由度較其他三邊要大，原則是能確保前罩能蓋住、具有足夠的涂膠區域、不得過長以影響下方零件布置。

4 密封設計

擋風玻璃的外圈密封是指玻璃與周邊零件的防水密封。由于擋風玻璃是非活動件，除非玻璃損壞需要更換，密封措施一般是不變動的，因此不必過多考慮密封條的拆卸。根據安裝方式，擋風玻璃密封條分為夾持式和粘貼式兩種，另外從裝飾角度考慮，還有加裝裝飾條的密封條。密封條的材料可采用EPDM、PVC 等，為降低成本，有些則采用天然橡膠和其他低廉橡膠作為芯部，表面覆以0.5-1.0mm 的EPDM。

5 結論

本文從系統的角度過對汽車前擋風玻璃系統的設計要素進行深入探討，從而形成整車開發過程中前擋風玻璃系統的設計指導。