A柱障礙角的優(yōu)化研究

王小留

（上海汽車集團股份有限公司技術(shù)中心，上海 201804）

引言

駕駛員前方視野的好壞直接關(guān)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(shù)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(cè)方交叉處的觀察更加準(zhǔn)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(chǎn)品競爭力的亮點之一。

A柱障礙角的大小受到造型、窗框、風(fēng)擋等系統(tǒng)的布置限制，車型開發(fā)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(tǒng)的布置調(diào)整及制造工藝的不斷提升，A柱障礙角的大小可進一步優(yōu)化。但A柱障礙角的大小需多重考慮相關(guān)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(dǎo)軌X向位置、側(cè)圍A柱寬度、前風(fēng)擋處黑邊寬度三要素進一步優(yōu)化實現(xiàn)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(fā)中所定義的A柱障礙角是指乘員左右眼都不可見的區(qū)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(guī)定單側(cè)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(nèi)，雙目障礙角在該平面內(nèi)測量所得。將 E1、E2的連線繞 P1旋轉(zhuǎn)，使得E1、E2的連線與過E1點至左A柱的S2截面外側(cè)切邊垂直，從E1向S2截面外側(cè)作切線和從E2向S1截面內(nèi)側(cè)作切線，兩切線形成的夾角即為駕駛員（左）側(cè)的A柱障礙角如圖2所示。

圖2　左側(cè)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(cè)視野線落在S1截面中前風(fēng)擋黑邊邊界上。根據(jù)車型形式不同，轎車車型駕駛員坐姿較低，A柱障礙角左側(cè)視線通常會落在S2截面中前門玻璃導(dǎo)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(yōu)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(dǎo)軌的位置、窗框?qū)挾?、A柱腔體寬度及前風(fēng)擋黑邊寬度。本文基于公司在開發(fā)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(dǎo)軌的位置、A柱腔體寬度、前風(fēng)擋黑邊寬度三個主要因素進一步研究優(yōu)化A柱障礙角。

2.1　玻璃導(dǎo)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(dǎo)軌相切。玻璃導(dǎo)軌前移，則S2截面的左側(cè)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(dǎo)軌在門內(nèi)外板之間腔體的布置空間限制，經(jīng)分析，在保證后視鏡底座安裝空間及滿足導(dǎo)軌周邊零件空間布置的情況下，前門玻璃導(dǎo)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(dǎo)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(jié)構(gòu)斷面結(jié)構(gòu)形式如圖4所示，其整體寬度有三方面決定，分別是窗框結(jié)構(gòu)尺寸W1，側(cè)圍外板A柱腔體寬度，風(fēng)擋黑邊寬度 W3。在車型開發(fā)前期造型及窗框形式基本確定的情況下，窗框結(jié)構(gòu)尺寸W1基本鎖定，因此A柱結(jié)構(gòu)對A柱障礙角的影響主要為A柱腔體寬度W2及風(fēng)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(jié)構(gòu)強度?？紤]到模具強度及退模便利性的條件下，一般W2推薦大于45mm，側(cè)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(cè)圍翻邊夾角α對模具結(jié)構(gòu)影響較大，在確保夾角α滿足分型模具退?？臻g的情況下，A柱腔體寬度W2可進一步減小。此車型優(yōu)化前W2為47.3mm，α為46.93°，優(yōu)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(dǎo)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(fēng)擋黑邊寬度

前風(fēng)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(nèi)移，從而直接減小 A柱障礙角。因此減小前風(fēng)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(cè)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(shù)競爭車型數(shù)據(jù)如表2所示。外側(cè)防溢膠寬度A，此車型設(shè)計值僅1.0mm，已無壓縮空間，否則玻璃膠會向外側(cè)溢出。限高塊寬度D為3.0mm為供應(yīng)商分析后最小尺寸，進一步減小會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)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(dǎo)致飾板切邊外露風(fēng)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(shè)計優(yōu)化前L為18.5mm，分別為14.0mm涂膠寬度及 4.5mm的安全間隙。經(jīng)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(jié)論，在此車型軟模造車階段，共計驗證了30輛實車，未出現(xiàn)一輛溢膠現(xiàn)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(yōu)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(yōu)化效果

經(jīng)過玻璃導(dǎo)軌前移 4.6mm，側(cè)圍 A柱腔體減小 3.1mm及黑邊寬度減小4.5mm三步優(yōu)化后，此車型的A柱障礙角由原來的3.58°減小到2.81°。

3　結(jié)論

本文基于公司現(xiàn)開發(fā)的某車型，對影響A柱障礙角的玻璃導(dǎo)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(yōu)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(yōu)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計方法及應(yīng)用[J].裝備與制造技術(shù),2015,(9):29-31.