汽车玻璃导轨结构对车窗升降的影响分析

车门玻璃导轨是车窗升降系统的重要组成部分，对车窗的平稳升降起到导向和限位重要作用，直接影响车窗升降的质量。本文主要介绍玻璃导轨的结构、强度，对车窗升降的影响。分析

    车门玻璃导轨是车窗升降系统的重要组成部分，对车窗的平稳升降起到导向和限位重要作用，直接影响车窗升降的质量。本文主要介绍玻璃导轨的结构、强度，对车窗升降的影响。分析讨论玻璃导轨的布置参数和设计步骤。
    汽车的玻璃导轨和窗框共同组成玻璃导向与保护机构。其中玻璃导轨一般用钢板冲压或滚压成形后，焊接或用螺栓固定于车门上，对车门玻璃的平稳升降起到导向和限位重要作用。
玻璃导轨结构及优缺点
    玻璃导轨的截面一般是“U”型槽，如图1所示。“U”型槽两端设计为弯折结构，目的是卡住玻璃导槽，防止其脱落。
    车门玻璃安装导轨与焊接导轨的连接形式有卡接式(图3)、包裹式(图4)、螺栓固定式(图5)等等。    
    卡接式连接是在车门焊接导轨端部开方形孔，在安装导轨上伸出挂钩配合连接。此种连接结构导轨安装方便，但孔与挂钩配合晃动量不宜过大，一般孔的宽度比挂钩大1mm。挂钩的强度也非常重要，否则玻璃在升降过程中会有卡滞、抖动等故障。卡接式连接在导轨中比较常见。

    包裹式连接是在焊接导轨端部上做有凸台，在安装导轨端部设计为叉形结构，安装导轨包裹在焊接导轨上。此种结构导轨较为新颖，但安装较不方便。

    螺栓固定式导轨是在安装导轨上部焊接有安装支架，用螺栓来固定导轨。此种导轨安装牢靠，不易晃动及变形。在车门上应用相对较少。  

    在安装导轨与焊接导轨连接处一般都是有断口的，如图6所示。断口距离一般是2mm左右，在设计的时候要尽量减少断口的距离，以免影响玻璃升降的平顺性。 

    对于一些在过渡的地方截面变化较大的导轨，如图7所示。设计时主要是为了安装方便及其它因素导致。若车门制造精度不佳，这种结构的导轨对车门玻璃升降影响较大，甚至会出现车窗升降停滞的故障。一般情况下，要尽量保证玻璃导轨截面的一致性。 

玻璃导轨强度对车窗的影响 

    玻璃导轨的强度直接影响车窗的升降，导轨本体的材料一般采用冷轧钢板SPCC，导轨厚度为0.7mm或0.8mm。导轨支架的材料为冷轧钢板SPCC，厚度为1.5mm。 

    若导轨的强度不足，则容易变形。严重的会导致车门玻璃脱落。某款车型前车门玻璃前导轨由于强度不足，在试验过程中出现车门玻璃降到最低位置时，用力关车门，车门玻璃前端从前导轨中脱落的故障。经过实车检查发现用力关前车门时，玻璃瞬间冲击导轨的力较大，玻璃导轨有晃动扭曲，导致玻璃从导轨前端脱落。玻璃导轨及车门结构如图8所示。
     此玻璃升降器是叉臂式结构，在下止点处的变形量最大，达到了20mm，对车门玻璃有较大的向外拉力，因此对玻璃导轨的强度要求较高。经过分析认为需在导轨提高强度，可考虑在导轨上增加一个固定支架解决导轨固定不牢靠、强度偏弱的问题。导轨数据设计更改前后结构见图9、图10。
     对导轨更改前、后进行CAE分析，得出导轨在更改前受玻璃冲击力下位移为Xmm，更改后位移为58.5%Xmm，位移变化量减少近似一半。导轨增加支架的作用非常明显。
玻璃导轨布置参数分析
    玻璃导轨的设计和布置与周边件密切相关，涉及的有车门内外板的型面、车门玻璃的曲率、玻璃导槽的截面结构等。下面主要分析讨论玻璃导轨的结构与车门玻璃、玻璃导槽之间的布置关系，以及其对车窗升降的影响。
1.车门玻璃端部与玻璃导槽底部间隙 
    车门玻璃端部与导槽底部间隙是非常重要的一个尺寸，其直接影响车窗的升降阻力。见图11的尺寸A。A一般取值(2~2.5)mm，对称侧取值大小也应相同。若B取值过大，则会造成玻璃升降过程晃动，甚至导致玻璃脱槽。若A值过小，则会造成车窗升降阻力偏大，造成玻璃导槽非正常磨损，涂层及基体破坏脱落，导致车窗升降卡滞，甚至车窗无法升降。依据经验，对于制造精度较高的汽车，A值在(2~2.5)mm范围内尽量取小一些；对于制造精度较低的汽车，A值在(2~2.5)mm范围内尽量取大一些。
2.车门玻璃进入导轨的尺寸
    车门玻璃进入导轨的尺寸，也关系到玻璃升降的质量。见图11的尺寸B。尺寸B取值范围一般为(7~10)mm。若B的尺寸过小，会造成车门玻璃脱槽；若尺寸过大，则会造成玻璃升降阻力过大。图12、图13是某两款车型的车门玻璃进入导轨的尺寸测量值，在设计范围内。