CN107650634A - 一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车门窗玻璃技术领域，具体的说是一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法。本发明是一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法，该方法理论上玻璃升降时和导轨之间没有窜动误差，玻璃升降运动稳定，此处的理论上指不考虑制造误差。理论上，玻璃和导轨之间窜动误差为零，与CAS面贴合度误差可以控制在0.5mm以内，解决了现有双曲玻璃理论上存在玻璃升降运动误差，即玻璃和玻璃导轨之间存在窜动误差的问题。

Description

一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法

技术领域

本发明涉及汽车门窗玻璃技术领域，具体的说是一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法。

背景技术

双曲玻璃，即存在横纵两个方向都存在曲率的玻璃，一般多应用于造型的侧面曲线较大的乘用车。在当今乘用车设计中，追求以曲线为美，曲线、曲面在新车型的设计中被广泛应用。车门玻璃作为构成整车外观的重要组成部分，必然要求整体曲面与侧面车身造型保持一致，因而也就产生目前常用的双曲率玻璃。此种玻璃在车身高度(近似)和长度(近似)方向均存在弧度，且玻璃面与外侧外板面重叠部分平行，从而达到整车侧面造型整体流畅、浑然一体。

玻璃沿玻璃导轨做曲线上下升降运动，二者之间运动流畅才能保证玻璃的升降流畅性，提高二者的使用寿命。

在汽车行业双曲玻璃实际设计中，结构设计师根据造型师输入的车门以及门窗玻璃的CAS面进行玻璃的设计，上述CAS指汽车初步造型面。双曲玻璃有如下要求：

第一：拟合出的玻璃面尽量符合造型师输入的CAS面。

第二：玻璃在升降过程中与玻璃导轨之间的窜动误差尽可能小。

为达到以上两点要求，现有技术中，双曲玻璃多为圆环面或鼓形面。其拟合方法应用最为广泛的为：圆环面拟合(双曲率车门玻璃的圆环面拟合法_雷雨成，汽车工程)、鼓形面拟合(基于鼓形面的车门玻璃及导轨设计_高大威，同济大学学报)；以及基于以上两种方法的二次拟合方法(双曲率玻璃面优化拟合方法研究_刘晶，企业科)；以及其他方法(中国专利，CN102251727A，汽车双曲面车门窗玻璃导轨设计方法)。双曲面玻璃在升降过程中与玻璃导轨之间的运动误差主要是窜动误差，包括设计误差和制造误差。然而现有技术中的双曲玻璃上下升降运动时和玻璃导轨之间都有设计上的窜动误差，虽然可以控制误差在一定范围，但误差都很大，使得实际玻璃运动过程不稳定。造成升降困难，影响相关零部件的使用寿命。

发明内容

本发明提供了一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法，该方法理论上玻璃升降时和导轨之间没有窜动误差，玻璃升降运动稳定，此处的理论上指不考虑制造误差。理论上，玻璃和导轨之间窜动误差为零，与CAS面贴合度误差可以控制在0.5mm以内，解决了现有双曲玻璃理论上存在玻璃升降运动误差，即玻璃和玻璃导轨之间存在窜动误差的问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：根据造型玻璃面拟合出同轴等螺距的螺旋线A、螺旋线B；

步骤S2：根据造型玻璃面作第一圆弧，将第一圆弧沿螺旋线A、螺旋线B进行扫略，得到玻璃基准面，根据螺旋线A、螺旋线B、玻璃面CAS形状裁剪得到玻璃工程面。

所述的步骤S1包括以下步骤：

步骤S11、根据玻璃处断面指示的位置关系找到玻璃边界主控制线和玻璃边界辅助控制线；

步骤S12、调整视角，使玻璃边界主控制线和玻璃边界辅助控制线重合，此视平面作为第一平面；

步骤S13、将玻璃边界主控制线投影到任意一个平行于第一平面的第二平面内，并将玻璃边界主控制线在第二平面内的投影拟合成一个第二平面内的第一圆；

步骤S14、作第一圆的轴线即第一直线；

步骤S15、以玻璃边界主控制线上端点为第一点，将第一点投影到第一直线上得到第二点；

步骤S16、在玻璃边界辅助控制线上窗台线以上位置取第三点，将第三点投影到第一直线上得到第四点，连接第三点、第四点得到第三直线，在第三直线上取第五点，连接第二点、第五点得到螺旋线轴线即第二直线，通过调整第五点与第四点间的距离，调整第二直线的方向；

步骤S17、以第一点为起点，第二直线为轴线，做螺旋线A，通过调整第二直线方向或螺旋线A的螺距的大小使螺旋线A尽可能与主控制线贴合，满足：螺旋线A与玻璃CAS面的法向偏差在0.5mm以内；螺旋线A与主控制线轴向偏差控制在1mm以内；

步骤S18、以第二直线为轴线，第三点为起点，与螺旋线A等螺距作螺旋线B，验证螺旋线B与玻璃CAS面的法向偏差，要求在0.5mm以内；

步骤S19、如果螺旋线B与玻璃CAS面的法向偏差大于0.5mm，应继续调整第五点的位置，保证：螺旋线A与玻璃CAS面的法向偏差在0.5mm以内；螺旋线A与主控制线轴向偏差控制在1mm以内；螺旋线B与玻璃CAS面的法向偏差在0.5mm以内.

所述的步骤S2包括以下步骤：

步骤S21、在玻璃CAS面中部取第六点，作过第二直线、第六点的平面第三平面，第三平面与螺旋线A、螺旋线B分别交于第七点、第八点；

步骤S22、过第六点、第七点、第八点作第一圆弧。

本发明的有益效果为：

双曲玻璃沿玻璃导轨上下升级，实际生产出来的双曲玻璃在升降运动过程存在的运动误差有两方面：设计误差和制造误差。现有技术用圆环面和鼓形面拟合的双曲玻璃，由于前后边界不是同轴等距的螺旋线，基于这种结构的双曲玻璃在升降运动过程中存在设计误差和制造误差。本发明由于双曲玻璃前后边界为同轴等螺距的螺旋线，玻璃基准面为以玻璃前后边界为引导线，扫略圆为轮廓线的扫略面，消除了玻璃升降运动过程中的设计误差。由于没有设计误差，只存在制造误差，本发明的双曲玻璃在升降运动过程中，玻璃与玻璃导轨之间理论上没有窜动误差，使得玻璃升降更加平稳。

附图说明

图1为本发明所述的双曲玻璃结构示意图；

图2A为本发明所述的玻璃边界主控制线和辅助控制线的重合视平面示意图；

图2B为本发明所述的初步制作螺旋线示意图；

图3为本发明所述的双曲玻璃拟合方法示意图；

图4为本发明所述的螺旋线Ⅰ101和玻璃边界主控制线201对比分析的局部放大图

具体实施方式

为了使双曲玻璃设计方法看起来更为易懂，先对设计目标进行说明如下。

参阅图1，一种双曲玻璃具有如下结构：

1)玻璃前后边界以直线107为轴线的等距螺旋线，即螺旋线Ⅰ101、螺旋线Ⅱ102。

2)螺旋线Ⅰ101的半径Ⅰ103与螺旋线Ⅱ102的半径104Ⅱ半径差不超过50mm。

3)玻璃基准面106为以玻璃前后边界即螺旋线101Ⅰ、螺旋线102Ⅱ为引导线，扫略圆弧105为轮廓线的扫略面。

4)玻璃工程面108为在玻璃基准面106上截取一定形状的双曲面玻璃。

设计上述玻璃时的输入一般为玻璃CAS计为C1、车门CAS、玻璃处断面，根据CAS和玻璃处断面做出的两条控制线，其中两条控制线分别为靠近B柱的玻璃边界主控制线201以及玻璃另一侧的玻璃边界辅助控制线202；输出为与玻璃边界主控制线201、玻璃边界辅助控制线201分别对应的螺旋线Ⅰ101、螺旋线Ⅱ102、螺旋线轴线107、拟合后的扫略玻璃基准面106、玻璃工程面108。拟合后玻璃面要求如下：

1)玻璃面拟合时首先要尊重造型师输入的CAS面，所以要求拟合后玻璃工程面108与CAS面偏差±0.5mm以内；

2)螺旋线Ⅰ101、螺旋线Ⅱ102与玻璃CAS面法向偏差±0.5mm以内，而本发明可做到0.1mm以内。

3)由于靠近B柱的玻璃边界主控制线201是玻璃运动时主要运动轨迹，所以要求螺旋线Ⅰ101与对应玻璃边界主控制线201偏差在±1.118mm以内。

参阅图2，一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、根据玻璃处断面指示的位置关系找到玻璃边界主控制线201和玻璃边界辅助控制线202；

步骤二、参阅图2A，调整视角，使玻璃边界主控制线201和玻璃边界辅助控制线202尽量重合(为了表示清楚，此处将202加粗并且201与202间距夸张)，视平面方向两控制线距离小于3mm，此视平面作为平面ⅠM1；

步骤三、参阅图2B将玻璃边界主控制线201投影到玻璃边界主控制线201的上端点P1并且与平面ⅠM1平行的平面ⅡM2内，并将玻璃边界主控制线在平面ⅡM2内的投影拟合成一个平面ⅡM2内的圆D1，圆D1与所述投影的误差小于0.05mm；

步骤四、作圆D1的轴线直线L1,命名为螺旋线粗略轴线ⅠL1；

步骤五、参阅图3，先以螺旋线粗略轴线ⅠL1为轴线，玻璃边界主控制线201上端点P1，作螺旋线,即螺旋线Ⅰ101，使其螺旋线Ⅰ101的窗台线301以上部分尽可能的与玻璃边界主控制线201贴合；

步骤六、参阅图4，比较螺旋线Ⅰ101与玻璃边界主控制线201的偏差，分析螺旋线粗略轴线ⅠL1的调整方向；

步骤七、将上端点P1投影到螺旋线粗略轴线ⅠL1上得到点ⅡP2；

步骤八、取玻璃边界辅助控制线202上的窗台线301以上位置取点ⅢP3，将点ⅢP3投影到螺旋线粗略轴线ⅠL1上得到点ⅣP4，连接点ⅢP3、点ⅣP4得到直线L3，在直线L3上取点ⅤP5，连接点ⅡP2、点ⅤP5得到螺旋线粗略轴线ⅡL2，通过调整点ⅤP5与点ⅣP4间的距离，调整螺旋线粗略轴线ⅡL2的方向，点ⅤP5与点ⅣP4的间距要保证后续螺旋线Ⅰ101和螺旋线Ⅱ102半径差在50mm以下；

步骤九、以上端点P1为起点，整螺旋线粗略轴线ⅡL2为轴线，再重新做螺旋线Ⅰ101，通过调整螺旋线粗略轴线ⅡL2方向或螺旋线Ⅰ101螺距的大小使螺旋线Ⅰ101尽可能与玻璃边界主控制线201贴合；满足：

螺旋线Ⅰ101与玻璃CAS面C1的法向偏差在0.5mm以内；

螺旋线Ⅰ101与玻璃边界主控制线201轴向偏差控制在1mm以内；

步骤十、以螺旋线粗略轴线ⅡL2为轴线，点ⅢP3为起点，与螺旋线Ⅰ101等螺距作螺旋线102，验证螺旋线Ⅱ102与玻璃CAS面C1的法向偏差，要求在0.5mm以内；

步骤十一、如果螺旋线Ⅱ102与玻璃CAS面C1的法向偏差大于0.5mm，应继续调整点ⅤP5的位置，保证：

螺旋线Ⅰ101与玻璃CAS面C1的法向偏差在0.5mm以内；

螺旋线Ⅰ101与玻璃边界主控制线201轴向偏差控制在1mm以内；

螺旋线Ⅱ102与玻璃CAS面C1的法向偏差在0.5mm以内；

步骤十二、在玻璃CAS面C1中部取点P6，作过螺旋线粗略轴线ⅡL2、点P6的平面ⅢM3，平面ⅢM3与前后螺旋线Ⅰ101、螺旋线Ⅱ102交于点ⅦP7、点ⅧP8；

步骤十三、过点ⅥP6、点ⅦP7、点ⅧP8作圆弧1，将扫略圆弧105沿螺旋线Ⅰ101、螺旋线Ⅱ102进行扫略，得到玻璃基准面106，根据螺旋线Ⅰ101、螺旋线Ⅱ102、玻璃面CAS形状裁剪得到玻璃工程面108。

Claims (3)

1.一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S1：根据造型玻璃面拟合出同轴等螺距的螺旋线A、螺旋线B；

步骤S2：根据造型玻璃面作第一圆弧，将第一圆弧沿螺旋线A、螺旋线B进行扫略，得到玻璃基准面，根据螺旋线A、螺旋线B、玻璃面CAS形状裁剪得到玻璃工程面。

2.根据权利要求1所述的一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法，其特征在于，所述的步骤S1包括以下步骤：

步骤S11、根据玻璃处断面指示的位置关系找到玻璃边界主控制线和玻璃边界辅助控制线；

步骤S12、调整视角，使玻璃边界主控制线和玻璃边界辅助控制线重合，此视平面作为第一平面；

步骤S13、将玻璃边界主控制线投影到任意一个平行于第一平面的第二平面内，并将玻璃边界主控制线在第二平面内的投影拟合成一个第二平面内的第一圆；

步骤S14、作第一圆的轴线即第一直线；

步骤S15、以玻璃边界主控制线上端点为第一点，将第一点投影到第一直线上得到第二点；

步骤S16、在玻璃边界辅助控制线上窗台线以上位置取第三点，将第三点投影到第一直线上得到第四点，连接第三点、第四点得到第三直线，在第三直线上取第五点，连接第二点、第五点得到螺旋线轴线即第二直线，通过调整第五点与第四点间的距离，调整第二直线的方向；

步骤S17、以第一点为起点，第二直线为轴线，做螺旋线A，通过调整第二直线方向或螺旋线A的螺距的大小使螺旋线A尽可能与主控制线贴合，满足：螺旋线A与玻璃CAS面的法向偏差在0.5mm以内；螺旋线A与主控制线轴向偏差控制在1mm以内；

步骤S18、以第二直线为轴线，第三点为起点，与螺旋线A等螺距作螺旋线B，验证螺旋线B与玻璃CAS面的法向偏差，要求在0.5mm以内；

步骤S19、如果螺旋线B与玻璃CAS面的法向偏差大于0.5mm，应继续调整第五点的位置，保证：螺旋线A与玻璃CAS面的法向偏差在0.5mm以内；螺旋线A与主控制线轴向偏差控制在1mm以内；螺旋线B与玻璃CAS面的法向偏差在0.5mm以内。

3.根据权利要求1所述的一种汽车门窗双曲率玻璃设计方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下步骤：

步骤S21、在玻璃CAS面中部取第六点，作过第二直线、第六点的平面第三平面，第三平面与螺旋线A、螺旋线B分别交于第七点、第八点；

步骤S22、过第六点、第七点、第八点作第一圆弧。