汽車關門玻璃晃動異響研究

劉紅波 許曙光 馬麗萍

摘 要：針對某車型的車門存在的關門異響問題 建立了玻璃-密封系統的準靜態動力學模型 分析玻璃在關門過程產生慣性力作用下玻璃晃動的產生機理、以及影響因素;并對影響玻璃-密封系統中玻璃晃動產生異響的結構參數和變量進行了梳理和總結。為玻璃-密封系統的結構設計、以及優化提供了行之有效的方法。

關鍵詞：玻璃-密封系統;導槽;水切;壓縮負荷;異響

中圖分類號：U463.83+4? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）18-116-05

Abstract： To identify the influence of sealing strip on the glass impact noise generated at a door-slamming close， a quasi-static physical model and equations of a glass-sealing system are established. The seal lip compressive deformations are derived from those equations to evaluate the factors that can affect the glass displacement under the door slamming inertial load. Main sealing sections and seal strip development section techniques are systematically demonstrated to avoid the impact noise with considering the backlash and clearance designated for the design and manufacturing errors. Finally with a real example， the principal cause of the rear door glass impact noise is found out among all the potential factors by a DOE method. In order to improve this noise， a second lip as a stopper is introduced on the glass guide strip， which can greatly limit the glass movement under a door-slamming force without any reduction of the glass lifting performance.

Keywords： Glass-Sealing System; Guide Strip; Belt strip; Compression Load; Abnormal sound

CLC NO.： U463.83+4? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）18-116-05

前言

玻璃-密封系統（下稱系統）設計不合理 會導致玻璃在升降過程中 會出現升降不平穩 卡滯/抖動;玻璃傾斜 嚴重的會脫離玻璃導軌;甚至會發出刺耳的摩擦響聲[1]。也會導致汽車行駛、或關閉車門時 玻璃振動異響[2]。

1 玻璃-密封系統

玻璃-密封系統（下稱系統）包括車門玻璃密封條、車門玻璃 還包含玻璃導軌、和玻璃升降器滑塊及導軌的一部分 而車門玻璃密封條包括玻璃導槽密封條（下稱導槽）、和內/外玻璃擋水密封條（下稱內/外水切）。主要起到防止灰塵、雨水進入駕駛艙 減少玻璃振動 隔絕外界噪聲的密封作用;以及保證玻璃升降運動平穩 容納設計、制造誤差的作用。

1.1 玻璃與導軌

乘用車車門玻璃的型面一般采用圓環面、或腰鼓面 形狀通常也不規則。由于玻璃面在升降方向和車身長度是雙曲率的 因此玻璃升降運動是一種上下轉動與側向滑移的合成運動 這也導致玻璃導軌的跡線設計無法精確滿足 只能通過設計公差進行補償[3]。玻璃與安裝在玻璃導軌上的滑塊相連 滑塊與導軌之間設計有適當間隙 用來微調玻璃上升或下降過程中與導軌之間的位置 減小玻璃運動摩擦阻力。

1.2 導槽密封條

玻璃導槽密封條是裝配在車門框導軌上的密封條 在玻璃升降過程中導槽密封條與玻璃直接接觸 分三段：前段、上段、和后段。與玻璃接觸的夾持唇邊的接觸面側通常噴涂耐磨材料或植絨 其他與玻璃接觸部分則視需要增加聚乙烯層 以減小摩擦和提高耐磨性。窗框導軌對導槽進行限位 防止因玻璃上升的擠壓而翹曲變形 對車門玻璃的平穩升降起到導向和限位重要作用[4]。

1.3 水切密封條

水切鑲嵌或安裝在車門內、外鈑金的止口邊上 有時內水切與門護板裝配在一起。玻璃與水切的夾持長度在玻璃下降的過程中是分階段減小的。

2 力學模型

車門玻璃從完全關閉下降到完全開啟的過程中 在用力關門時車可能停留在整個玻璃升降行程的任何位置。由于當車門玻璃完全關閉時 關門時造成玻璃晃動的可能性小 本文忽略本工況。從玻璃重心與水切在整車Z方向的位置關系上 存在三種情況：（1）玻璃重心位于水切密封線（面）上方;（2）玻璃與水切密封線重合;（3）玻璃重心位于水切密封線（面）下方。

2.1 密封條壓縮負荷

壓縮負荷特性和滑動阻力特性是玻璃密封系統設計的關鍵屬性指標。壓縮負荷特性描述的是單位長度（通常以100mm為單位）導槽或者內/外水切密封條的唇邊及其限位結構在受到車窗玻璃擠壓時給予玻璃的反作用力的情況[5]。玻璃密封條的壓縮負荷特征曲線如圖1所示 通常呈近似兩段的非線性特性 x0、P0分別為設計狀態密封唇邊的密封壓縮量和負荷（為后續力學建模方便 引入負荷參數f f=（P0/ x0）?100） AC段則可以容納玻璃曲面和玻璃導軌設計的系統誤差 BC密封唇邊最大壓縮量 而CD段通常由密封斷面上的專門結構實現 以減少玻璃在關門沖擊下的晃動和限位。

3.2.3 水切斷面結構

由于設計誤差導致玻璃面運動過程中在整車Y向會有波動 應確保唇邊在Y向有足夠的變形量 且在變形區間內不能存在干涉點 否則可能干涉接觸 形成沖擊[7]。

水切的密封部位多采用兩道唇邊的結構 或者單道唇邊加緩沖支撐結構 且下側的唇邊根部應盡可能地與安裝部的邊緣平齊。當水切的夾持率小于100% 玻璃晃動時 在唇邊與玻璃夾持的邊緣（圖3b所示）附近 存在玻璃上邊緣與水切基體撞擊的可能。

和導槽密封條一樣 水切唇邊的負荷特性和壓縮量直接影響玻璃的晃動量。另外 從圖6水切斷面結構看 主要的影響因素還有：（1）玻璃到內飾的間隙TN。（2）內水切唇邊最大擠壓變形量DM。考慮玻璃運動誤差 DM要盡可能小 并有足夠的擠壓負荷 減小玻璃的晃動量。（3）水切安裝部邊緣跟最下端密封突起的懸臂長度LR。過長懸臂在玻璃晃動擠壓力作用下 存在水切基體與鈑金接觸 產生異響的風險。（4）玻璃與外水切緩沖支持、或者外水切基體間的距離。（5）以及緩沖間隙DS。

4 工程實例

防玻璃晃動異響的諸多因素需要在產品開發初期進行系統的分析與設計 而在驗證階段進行變更 則可能產生巨大的損失或成本 給設計變更帶來一定的限制。

本案例是一款A0級經濟性SUV 后門玻璃下降一半至玻璃完全開啟這一行程內 關門時玻璃晃動 拍打密封條產生異響。運用DOE方法對影響因素進行識別發現：由于成本目標和重量控制原因 本案例的密封導槽結構采用了斷面尺寸面積較小、單道唇邊密封結構 沒有緩沖支撐唇邊 造成導槽擠壓變形量DK（圖5所示）過大 屬系統內部因素影響。

鑒于該車型后玻璃的曲率小 玻璃曲面在Y方向的運動起伏波動（玻璃曲面的設計誤差較小）較小 采用增加緩沖支持唇邊的方面 增加導槽在Y向的搞變形能力 降低玻璃在沖擊載荷下晃動量。具體措施：（1）前后導槽增加內側支撐唇邊;（2）調整唇邊的角度及屈服點。導槽結構斷面優化前后如圖7所示 優化前后的玻璃的升降阻力略有增加（見表1） 但滿足設計要求 問題得以解決。

5 結論

汽車關門時玻璃晃動異響是一個復雜的綜合問題 影響的因素很多。通過對關門時玻璃-密封系統的準靜態力學模型 以及影響玻璃晃動異響的分析 可以得出如下結論：

（1）關門力、系統結構、和系統誤差是導致玻璃晃動異響的三大主要原因。

（2）當采用單道唇邊密封結構時 設計緩沖結構唇邊可以不增加玻璃升降阻力的情況下 對玻璃的晃動量進行有效控制。

（3）導槽和水切的結構斷面的相關的影響因素 以及與周邊內飾、車門鈑金等的最小間隙等因素相互關聯 應當在產品開發初期系統規劃 在工程驗證階段進行零部件設計變更 存在有巨大的局限性。

參考文獻

[1] 陳建海，余輝，嚴娜娜.某量產車型前門窗玻璃升降抖動問題研究[J].企業科技與發展，2012年第20期.

[2] 成淑儀，茍洪東.側門玻璃降到底時關門振動異響問題[J].時代汽車，2018年08期.

[3] 高大威，高云凱，周曉燕等.基于鼓形面的車門玻璃及導軌設計[J].同濟大學學報（自然科學版），2012年1月.

[4] 陳泉，鄭華春，張建森等.汽車玻璃導軌結構對車窗升降的影響分析[J].汽車與配件，2011年第40期.

[5] 黃燕敏，郭永進，周致宏.轎車導槽密封條的計算機仿真與結構改進研究[J].上海汽車，2009年第9期.

[6] 田永，韋俊.汽車車門玻璃導槽的斷面設計和成型工藝研究[J].機械制造.第51卷，第583期 2013年3月.

[7] 陳宗好，時西芳，潘英.車門內擋水異響影響因素及設計要點[J].汽車實用技術，2017年第5期.