一种汽车前风挡视野校核方法

技术领域

本发明涉及汽车前风挡玻璃设计技术领域，具体涉及一种汽车前风挡视野校核方法。

背景技术

关于汽车前风挡玻璃的设计，GB11562《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》中要求：风窗玻璃透明区至少应包括风窗玻璃基准点，这些基准点为，如图1所示：

——V1点水平向前偏左17°的基准点P3；

——V1点向前沿铅垂面偏上7°的基准点P1；

——V2点向前沿铅垂面偏下5°的基准点P5；

——在汽车纵向对称平面另一侧，应增加3个辅助基准点P2，P4，P6，它们与P1，P3，P5三个基准点相对称。P1、P2、P3、P4、P5、P6点在GB11562中分别对应于b、b’、a、a’、c、c’点。

其中，V点是表征驾驶员眼睛位置的点，其与通过驾驶员乘坐位置中心线的纵向铅垂平面、R点及设计座椅靠背角相关，通常用V1、V2两点表示V点的不同位置。

前风挡玻璃在开发时，出于美观和遮蔽考虑，需要在玻璃四周设计黑边。考虑到GB11562要求，黑边不允许遮蔽基准点。在常规视野校核中，只考虑基准点在理论上不被黑边遮蔽即可，即在前风挡视野校核时，允许基准点恰好位于黑边边缘或距离黑边边缘极近的位置。但实际上，玻璃制造公差、白车身制造公差、玻璃在车身上的安装公差、底盘公差均会对玻璃黑边的实际位置产生影响，导致理论校核的结果与实车不符，虽然理论上基准点符合要求，但在车辆实际制造和行驶时基准点并不总能位于玻璃的透明区域。

鉴于上述问题，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，本发明提供一种考虑上述各种公差的黑边极限位置校核方法，在保障基准点理论位置符合GB11562的前提下，进一步保障实车前风挡视野基准点的法规符合性。

提供一种汽车前风挡视野校核方法，包括以下步骤：

基于理论基准地面根据底盘公差得到Z向极限位置的两个极限基准地面，并分别利用理论基准地面及极限基准地面得到前风挡玻璃视野的三组基准点，采用三组基准点中分别距离前风挡玻璃四周边缘最近的基准点，垂直投影到前风挡玻璃的黑边印刷面上，作为初步黑边极限位置点；

在初步黑边极限位置点的基础上，根据前风挡玻璃制造公差、白车身制造公差、前风挡玻璃在车身上的安装公差，计算得到位于前风挡玻璃的黑边印刷面上的最终黑边极限位置点(S)。

进一步地，所述的根据底盘公差得到Z向极限位置的两个极限基准地面，具体为：

根据车辆前轴、后轴的Z向极限正负偏差，得到车头方向最高和最低位置的两个极限基准地面。

进一步地，根据车辆前轴的Z向极限正偏差位置和车辆后轴的Z向极限负偏差位置，对应得到车头方向最高位置的极限基准地面；

根据车辆前轴的Z向极限负偏差位置和车辆后轴的Z向极限正偏差位置，对应得到车头方向最低位置的极限基准地面。

进一步地，所述的根据前风挡玻璃制造公差、白车身制造公差、前风挡玻璃在车身上的安装公差，计算等到最终黑边极限位置点(S)，包括如下步骤：

将前风挡玻璃制造公差、白车身制造公差、前风挡玻璃在车身上的安装公差，分解为沿前风挡玻璃切向方向的公差和沿前风挡玻璃法向方向的公差，并据此计算得到最终黑边极限位置点(S)的沿前风挡玻璃切向方向的最大公差(t)和沿前风挡玻璃法向方向的最大公差(n)。

进一步地，所述沿前风挡玻璃切向方向的公差，具体包括：玻璃轮廓公差(t

所述沿前风挡玻璃法向方向的公差，具体包括：玻璃型面公差(n

进一步地，所述沿前风挡玻璃切向方向的最大公差(t)为：

所述沿前风挡玻璃法向方向的最大公差(n)为：

所述最终黑边极限位置点(S)，与其在极限公差下所能到达的最苛刻位置点(S`)之间的直线距离(m)为：

进一步地，通过初步黑边极限位置点，及对应的最终黑边极限位置点(S)、最苛刻位置点(S`)之间的三角函数关系，计算得到最终黑边极限位置点(S)。

进一步地，基准点中的P5点对应的初步黑边极限位置点P5`，在△SS`P5`中使用正弦定理，求得P5`与S之间的直线距离(L)，L＝m×sin(α+θ+5°)/sinγ，进而找到最终黑边极限位置点(S)，其中α＝arctan(t/n)，θ为前风挡装车角，γ＝90°-θ-5°＝85°-θ。

进一步地，基准点根据GB11562《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》的要求进行设定。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：

本发明定义一种综合考虑玻璃制造公差、白车身制造公差、玻璃在车身上的安装公差、底盘公差对玻璃黑边的实际位置影响的汽车前风挡视野校核方法。在保障基准点理论位置符合GB11562的前提下，进一步保障实车前风挡视野基准点的法规符合性。对于不同的车型、公差、装车角度等，仅需要使用相应车型的理论基准地面并改变相应数值带入公式即可得到具体的黑边边缘极限位置，具有较好的普适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，图中各个尺寸并非按比例绘制。

图1是根据GB11562《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》，来设定风窗玻璃基准点的示意图；

图2示出了本发明中采用的整车坐标系的示意图；

图3示出了本发明的实施方式中的三种基准地面的示意图；

图4示出了本发明的实施方式中的根据GB11562《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》利用理论基准地面及极限基准地面得到的前风挡玻璃视野的三组基准点的示意图；

图5示出了本发明的实施方式中的前风挡玻璃上的初步黑边极限位置点P5`与最终黑边极限位置点S的位置关系及利用点P5`寻找S点的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

在本发明中提及的X向、Y向和Z向对应于图2所示的整车坐标系中的坐标轴方向；图中的整车坐标系中的三个正交的基准平面是：X基准平面-垂直于Y基准平面的铅垂平面，通常规定通过左右前轮中心；Y基准平面-汽车纵向对称平面；Z基准平面-垂直于Y和X基准平面的水平面。

本发明的汽车前风挡视野校核方法，首先考虑底盘公差：一般地，在车辆总布置数据中定义了车辆的理论基准地面，例如，在车辆整备质量的基础上，预设车辆承载重量(包括乘员及后备箱载重等)，据此定义车辆的理论基准地面。按照GB11562，理论基准地面由相对于零平面的坐标值以车辆运行状态加上一位前排乘客[乘客质量为(75±1)kg]为基准来确定。以该理论基准地面为准，可以做出理论的前风挡视野基准点。但实际上，底盘的调教、使用中车辆的颠簸等均会对基准地面产生影响，导致前风挡视野基准点也发生相应的变化。所以，此处考虑车辆前后轴的Z向极限正负偏差，可以得到前正后负(车辆前轴在Z向极限正偏差位置、车辆后轴在Z向极限负偏差位置，后面表达逻辑相同)、前负后正两组校正后的极限基准地面，加上理论基准地面，共有三个基准地面。利用这三种基准地面，按照GB11562的要求进行前风挡视野基准点制作，得到三组基准点，采用所有基准点中距离玻璃四周边缘最近的基准点垂直投影到黑边印刷面得到的投影点作为初步的黑边极限位置点。根据玻璃制造工艺不同，黑边印刷面可能位于前风挡玻璃的不同表面，对于最常使用的夹层前风挡玻璃，将外片玻璃外表面、外片玻璃内表面、内片玻璃外表面、内片玻璃内表面分别简称为第一面、第二面、第三面、第四面，黑边印刷通常位于第二面或/和第四面。

如图3所示，GB11562定义了基准点的做法，即通过V1、V2点相对车身水平面和竖直面进行相应的角度偏转。受底盘公差影响，基准地面的角度偏转会影响车身水平面，进而影响V1、V2点按照GB11562规定的角度在玻璃上投影点的位置。理论基准地面为不考虑底盘公差检查前风挡基准点时使用的基准地面。根据(前正后负)车辆前轴的Z向极限正偏差位置和车辆后轴的Z向极限负偏差位置，对应得到车头方向最高位置的极限基准地面。根据(前负后正)车辆前轴的Z向极限负偏差位置和车辆后轴的Z向极限正偏差位置，对应得到车头方向最低位置的极限基准地面。在本实施例中，示例性的，车辆前轴Z向极限偏差为±10mm，车辆后轴Z向极限偏差为±5mm。

如图4所示，根据底盘公差得到Z向极限位置的两个极限基准地面，并分别利用极限基准地面及理论基准地面得到前风挡玻璃视野的三组基准点，采用三组基准点中分别距离前风挡玻璃四周边缘最近的基准点组成一组新的基准点(P1、P2、P3、P4、P5、P6)，将这组新的基准点垂直投影在黑边印刷面上作为初步黑边极限位置点(P1`、P2`、P3`、P4`、P5`、P6`)。

在考虑底盘公差得到的基准点基础上，进一步考虑前风挡玻璃制造公差、白车身制造公差、前风挡玻璃在车身上的安装公差,计算等到最终黑边极限位置点(S)。

在实际的设计案例中，P1、P2、P3、P4点一般不易被黑边遮挡，P5、P6则易被黑边遮挡，而P5、P6点关于XZ平面对称，故此处以P5点为例进行进一步的详细讨论，本实施例以黑边印刷在第二面为例进行说明。前风挡玻璃制造公差、白车身制造公差、前风挡玻璃在车身上的安装公差的具体分解如下表(表中数值仅为参考值，可能根据具体车型和工艺控制而异)：

如图5所示，P5`点为考虑底盘公差得到的初步黑边极限位置，S点为实际需要寻找的最终黑边极限位置。

其中，图4中：

S`点：S点在极限公差下所能到达的最苛刻位置；

P5点：考虑底盘公差后，V2点向前沿铅垂面偏下5°得到的三个与前风挡玻璃第一面的交点中距离前风挡下边缘最近的一个点；

P5`：P5在前风挡玻璃第二面的垂直投影；

θ：前风挡装车角(前风挡表面与YZ平面的夹角)；

t：S点沿玻璃切向的最大公差(通过各分量平方和开平方得到)，

n：S点沿玻璃法向的最大公差(通过各分量平方和开平方得到)，

m：SS`的长度，通过n和t平方和开平方得到，

α：arctan(t/n)；

γ：90°-θ-5°＝85°-θ。

在本实施例中，因为黑边印刷在前风挡玻璃的第二面，所以采用的公差及计算模型主要针对第二面进行分析。计算中，采用P5在外片玻璃的第二面的垂直投影P5`。当然，有时候黑边印刷也会在第四面，这时可以把P5投影到第四面，采用同样的逻辑进行计算。本领域技术人员可以理解的，投影到第二面和第四面从视线的角度来说都比第一面更加严苛，GB11562要求的实际是第一面，但投影到第二面和第四面都能保障视线通过，那么第一面必然也能保证。

在△SS`P5`中使用正弦定理：L＝m×sin(α+θ+5°)/sinγ。将各分量带入，以装车角θ＝62.5°为例，带入以上公式可得L≈5mm，即最终黑边极限点S至少应距离初步黑边极限点(P5)5mm才能保障极限公差下基准点仍位于透明区。由此就找到了S点的位置。

本领域技术人员可以理解的，P1、P3基准点也是采用类似方法进行校核，只不过由于基准点位置差异，每个公差的具体数值可能略有差异，但计算逻辑是一样的。

本发明综合考虑了影响前风挡视野基准点校核的各种公差要素，通过公式的形式给出了黑边边缘的极限位置计算方法，对于不同的车型、公差、装车角度等，仅需要使用相应车型的理论基准地面并改变相应数值带入公式即可得到具体的黑边边缘极限位置，具有较好的普适性。

以上仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本发明中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。