客车侧窗设计指南
客车侧窗设计指南
前言
侧窗作为侧围的重要组成部分是整车必不可少的总成之一，它与提高乘客舒适性，扩大乘客视野，增加车内透明度，加强车内自然通风等密不可分。随着客车工业的发展，涌现出多种多样的侧窗，其造型与侧围的连接方式和结构有着各自的特点，
本指南是在充分总结本公司多年汽车产品研发实践经验的基础上，参照国内外汽车设计公司及汽车生产企业的先进经验编制而成的，总结了近几年各类客车侧窗的开发成果，以供公司工程师设计时参考。
客车侧窗设计指南
1 范围
本指南从性能、布置、结构、材料、工艺标准等方面提出了客车侧窗的设计基本要求。
本指南适用于本公司客车侧窗设计，其它车型可参照执行。
2 规范性引用文件
GB 7258—2012 机动车运行安全技术条件
GB/T 13053—2008 客车车内尺寸
GB 13094 客车结构安全要求
JT/T 325—2012 营运客车类型划分及等级评定
GA 165 防弹复合玻璃
3 术语和定义
无
4 设计基本要求
4.1侧窗造型
侧窗造型是由侧围造型需要所决定和制约。通常客车侧窗形状为长方形，四角为圆角，除造型特殊需要为不规则形状，且四角一般也为圆角过渡，这主要是侧围骨架为减少应力集中所采取措施所决定的。
侧窗的外表面通常与侧围外表面保持平齐，即侧窗的外表面弧线与车身侧围弧线相一致。一方面侧围整体性较强，协调美观；另一方面提高了侧围流线性，减少了客车行驶时的空气阻力。因而，侧围曲线的形状也就决定了侧窗外表面的形状及其制作的难易：
——侧围曲线为直线型，则侧窗为平面侧窗，制作较容易；
——侧围曲线为椭圆、圆或不规则曲线，则侧窗为曲面侧窗，侧窗边框需弯型，玻璃为曲面玻璃，制作麻烦，成本高；
——若其边界为不规则空间曲线，则制作更为困难，随着人们对客车造型的追求，也在所难免。
4.2侧窗的结构及组成
目前，普通客车上常用的侧窗为铝合金侧窗。铝合金侧窗的类型及结构一般分推拉式侧窗、全封闭式玻璃窗及内翻式侧窗三种结构形式。
4.2.1 推拉式侧窗
4.2.1.1 铝框式推拉侧窗
铝框式推拉侧窗在普通客车上应用最为广泛，早期的安装方式是胶条安装或螺钉安装，随着粘接技
术的发展，铝框式推拉窗虽然仍有，但其安装方式都变成粘接了。图1所示是一种粘接结构的铝框式推拉侧窗，窗框和骨架之间采用胶粘结构。
图1 铝框式推拉侧窗的一般结构和安装方式
这里需说明三点：
1）作为推拉窗边框的铝合金型材，其断面是多种多样的，图1仅为其中一种。图2所示为其它各种类型的侧窗边框断面。
2）图1中A′- A′视图是表示了铝框式推拉侧窗的上或下再粘接固定玻璃的情形。
3）铝框式推拉侧窗尽量不要采用圆角，因为，铝型材的圆弧形状加工较困难，并且对外径R的大小也有限制。表1列出了曲线类型铝型材零件的三种加工方法的技术特点及其优缺点。
图2 各种类型侧窗边框断面
表1 曲线类型铝型材零件三种加工方法
加工方法技术要点优点缺点
滚弯
中间导轮夹持型材，两侧弯
曲轮控制型材形状及曲率，
类似于型钢的滚弯
通用性强，不需专门的模具，只
需制作不同规格尺寸的滚轮，生
产准备周期短，适用于样条曲线
弧或大半径圆弧
生产效率低，加工精度低，
对型材的厚度和剖面形状
的限制绕弯
型材通过加压轮（滚轮）在
靠模上成型
可减少型材内壁起皱以及剖面
畸变、扭翘，适用于小半径圆弧
零件曲率半径回弹量大，靠
模必须作出相应的修正拉弯
在绕弯过程中对型材的轴向
方向施加压力，以展平弯曲
时半径方向内侧的多余料
回弹量小，成型准确度高
需专用设备（拉弯机），工
艺复杂，且毛料两头夹持量
大，浪费材料铝合金型材的成型方式最常见的是圆弧成型，此时其成型的难易程度取决于铝型材的半径方向上的高度值。硬铝合金型材拉弯成型的最小相对曲率半径如图3所示，R为型材的弯曲半径，h为型材在R方向上的高度，α为弯曲角度。相对弯曲半径是指对不同的α角，有不同的R/h最小值，见表2的推荐值。
图3 最小相对弯曲半径
表2 硬铝合金型材拉弯成型的最小相对曲率半径
弯曲角α（°）90 120 150 180～220
相对弯曲半径R/h 23 27 34 38
4.2.1.2 内置式推拉侧窗
内置式推拉侧窗是胶粘技术应用的一个成功案例，是近十几年来车身附件中最成功的发明。其很好地解决了封闭式侧窗加装推拉窗的问题：骨架和内饰都无需改变，只换装带推拉窗的玻璃就可以了。另一方面，铝框式推拉窗很不好解决中空玻璃问题，而内置式推拉侧窗则很容易实现中空玻璃状态。
内置式推拉侧窗，简言之就是将活动窗的推拉结构粘接于开了窗口的封闭片玻璃之上。图4所示是其一般的结构型式，图中结构是单层玻璃的，对于双层中空玻璃，则需重开型材。设计时要注意一个问题，玻璃片上开洞不能离其外廓边界太近，目前厂家能做到的最小尺寸是80mm。
由于内置式推拉侧窗结构上的方便性，现在的驾驶员窗、乘客门推拉窗和乘客的推拉窗基本上都采用此种型式。
图4 内置式推拉侧窗的结构型式
4.2.2 全封闭式玻璃窗
4.2.2.1 封闭式单层玻璃侧窗
封闭式单层玻璃侧窗是粘胶技术的发展带来的结果，它改变了客车侧围的造型效果，并且也极大地降低了车身的空气阻力，以至于在上开始胶粘式侧窗就成了高档客车的标志。甚至在JT/T325中，从一开始就将是否具有“胶粘车窗玻璃”作为高等级客车的评定指标。图5是粘接式侧窗的总体布局型式，设计中应注意以下四点：
1）驾驶员侧窗必须是推拉窗，其余的侧窗可以是推拉窗也可以是全封闭玻璃的，但通常认为左右最后一块的侧窗最好也是推拉式的，这有利于车内空气的更新换气。左右第一块侧窗也推荐为推拉窗，因为现在的内置式推拉侧窗密封性好，也不影响外观效果。
2）中间的几块封闭式玻璃窗一般来说是等分的，但如果是从基础车型上派生出来的变型车，若车长需变化，则应尽可能地保持第一块和最后一块的侧窗不变，中间玻璃窗只改变一块。也有人认为变形后中间玻璃也应等分，但等分的做法对单独一个车型而言是方便的，对于系列化的车型而言，通用性是不好的。因为玻璃等分的变型车若其玻璃报废就报废了一台套的玻璃，而如果不等分，其报废是只报废了一块。
图5 一款客车的粘接式侧窗总体布局
3）作为应急出口的侧窗，其大小及安装位置必须符合GB 13094的要求。对于应急出口的位置安排，一般来说除去最前和最后的位置，在中间的位置单侧布置2～3个应急出口即可，具体数量还要看车长和
乘员数。
4）封闭式单层侧窗玻璃的设计：客车上最常用的单层侧窗玻璃厚度是5mm，设计中尽量不要采用不常用的厚度规格，一是通用性差，二是供货时间不好保证。图6是封闭式单层侧窗玻璃的设计图样，其中的黑边点阵图样和A、B曲线对比在实际的设计文件中是没有的，这里有以下三个方面的问题需要注意：
①关于黑边及其过渡点阵：粘接侧窗玻璃的四周都处理成不能透视的黑边状态，黑边与透明区
域之间有黑色点阵过渡。黑边就是为了遮挡胶层及一些内部不能外视的结构，而点阵是为了
视觉上的缓冲需要。对于点阵图6所示的仅为一种，玻璃厂家都有其自己的印刷模板，设计
中我们只要求点阵过渡带的宽度即可。若无特殊要求，一般不指明点阵的图样。
②关于玻璃的装配间隙：一般的切向间隙（即玻璃周边）为6～8mm，法向间隙（即胶层）为4～
5mm。
③关于玻璃的侧弧曲线：如图6中的曲线A和曲线B，从玻璃加工成型的角度来看，曲线A好，
从造型角度来看，曲线B好，但曲线B的玻璃加工难度大，成品率低。因此，在造型阶段，
我们就要考虑后期玻璃加工问题，玻璃段的曲线应尽可能平直，尽可能地采用单弧曲线。要
尽可能地提高玻璃的成品率以降低成本。
图6 封闭式单层侧窗玻璃的设计图样
4.2.2.2 铰链外移式侧窗
铰链外移式侧窗：上沿采用铰链结构，下沿采用锁止机构固定于侧围。通常情况下处于关闭状态，当发生紧急情况时，可扳动锁止机构，推开侧窗作安全出口使用。该结构侧窗与侧围止口配合要求高，侧窗、侧围止口制作精度高，装配密封要求严格，多用于公交车上。
图7 铰链外移式侧窗
4.2.3 内翻式侧窗
内翻式侧窗是仅能开启一个小角度供车内通风换气使用。如图8所示，当全封闭式侧窗需开设通风孔时，可采用此种内翻式小窗结构，其明显的优点是活动玻璃关闭时与固定玻璃保持在同一平面内，不破坏整车的外观效果，这在高档旅游车和空调公交车上经常采用。内翻窗结构设计的关键点是卡簧的设计：一是簧的形状，二是簧的刚度，图9所示是内翻窗的结构原理图。
图8 内翻窗照片
图9 内翻窗的结构原理
4.3 侧窗玻璃选用
4.3.1 钢化玻璃
钢化玻璃是采用物理或化学的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃强度和抗振性。客车侧窗玻璃必须是钢化玻璃。
钢化玻璃的主要优点是：
1)抗弯强度是普通玻璃的3～5倍，抗冲击强度是普通玻璃的5～10倍。
2)其破碎时呈现无锐角的小碎片，对人体伤害明显降低。
3)钢化玻璃耐急冷急热性能比普通玻璃有2～3倍的提高，一般可承受150℃以上的温差变化，对
防止热炸裂有显著效果。
钢化玻璃的主要缺点是：钢化后的玻璃不能再进行切割和加工，只能在钢化前就将玻璃加工至需要的形状，再进行钢化处理。
客车侧窗玻璃的颜色有无色、F绿、深灰、茶色等。通常我们说玻璃的颜色是深还是浅，从技术角度上讲是不准确的。准确的说法是定义其透射比是多少。
以5mm钢化玻璃为例，客车玻璃是这样规定的：对于F绿和无色，其透射比≥70％；对于茶色和灰色，其透射比＜70％。
4.3.2 中空玻璃
中空玻璃是指由两片或两片以上的玻璃组合而成的中间有密闭空腔的一类玻璃结构。中空玻璃中间一般需要充入干燥空气或其他气休。其一般结构如图10所示。由于采用密闭的中空结构，中空玻璃具有以下性能特点：
图10 中空玻璃的一般结构
1）保温节能：不论冬季取暖时的保温效果，还是夏季制冷时的隔热效果，由于中空玻璃之间的空气的热传导率很低，使得中空玻璃的热交换量比单层玻璃窗约减少一半，隔热保温效果很显著。
2）防霜露：由于中空玻璃的保温性能好，尽管内外两层玻璃的温差较大，由于隔层空气是干燥的，所以不会发生结露现象。高质量的中空玻璃可以保证在室外温度为零下40℃时不结露。
3）隔声降噪：由于其中空结构特点，具有良好的隔声、降噪性能。隔声程度和玻璃厚度、中空隔层有关，一般的中空玻璃可降低噪声30～40db。一般说来，空气层越厚越有利于隔声降噪；构成中空玻璃
的两片玻璃不等厚，也有利于隔声降噪。
客车侧窗用中空玻璃规格大多为5+6+5（mm)。在设计时为了保证骨架的通用性通常的做法是将中空玻璃的内层玻璃缩小一周，使单层玻璃和中空玻璃用同一骨架，只做内饰件的局部改变即可。内层玻璃同骨架的间隙一般为5～7mm，图11是图5中的A-A、B-B、C-C三个剖面在中空玻璃状态时的结构变化。
图11
4.3.3 防弹玻璃
防弹玻璃作为一种安全防范产品，以确保乘车人员的人身安全为目的。为乘车人员提供了一个透明的安全屏障，使乘车人员的安全感增强。随着我国玻璃加工手段和工艺装备水平的提高，已有能力为汽车提供优质防弹玻璃，防弹玻璃在今后的一段时间内将会有较大的发展。
4.3.3.1 产品分类与防弹级别
1）产品分类：防弹复合玻璃产品按照抵抗不同枪支射击的情况进行产品分类。
F64型防弹复合玻璃：能抵抗64式7.62mm手枪，使用64式7.62mm手枪弹（铅芯）的射击。
F54型防弹复合玻璃：能抵抗54式7.62mm手枪，使用51-1式7.62mm手枪弹（钢芯）的射击。
F79型防弹复合玻璃：能抵抗79式7.62mm轻型冲锋枪，使用51-1式7.62mm手枪弹（钢芯）的射击。
F56型防弹复合玻璃：能抵抗56式7.62mm冲锋枪，使用56式7.62mm普通弹（钢芯）的射击。
2）防弹级别：防弹复合玻璃进行射击试验后，在没有弹头或弹片穿透试验样品的前提下，根据玻璃飞溅物的不同情况，对防弹级别作出如下规定：
A级防弹：测试卡上有飞溅物，飞溅物没有穿透测试卡，飞溅物最大尺寸不大于2mm，飞溅物颗粒不超过8粒，飞溅物溅射范围不大于Φ300mm。
B级防弹：防弹复合玻璃背部有飞溅物溅射，但测试卡上没有飞溅物。
C级防弹：防弹复合玻璃背部没有飞溅物溅射，背部玻璃表面光滑，基本平整，弹伤深度不大于
5mm。
4.3.3.2 防弹玻璃的主要结构形式与特点
目前常用防弹玻璃的几种结构形式如下：
1）浮法玻璃与聚乙烯醇缩丁醛中间膜相复合。当其总厚度达到一定厚度就可以使玻璃具有防弹能力。例如，厚度达到24mm时，就可以使防弹玻璃的防弹功能满足GA165《防弹复合玻璃》的F54B级水平。40mm
厚时可以达到GA165的F56B级水平。这种结构形式的特点是耐环境稳定性好、成本低、寿命长、不易老化，但它重量大，玻璃在受到弹击时易产生飞溅。特别适合于静态使用，如银行的营业台、各种收款台等。
2）夹层玻璃与聚碳酸酯板复合。这种形式的防弹玻璃有两种。一种是将聚碳酸板用特殊的粘接材料如聚氨酯膜等将其与夹层玻璃直接粘接到一起；另一种是夹层玻璃与聚碳酯板中间隔开复合到一起。前者的透光性能比较好，不存在中间两个界面的反射，透光率较好。后者由于中间隔层的存在，多了两个反射界面，透光率相对较低。这种结构形式由于使用了韧性非常好的被称为是透明钢板的聚碳酸酯板，同样厚度下，比用玻璃与聚乙烯醇缩丁醛复合的防弹玻璃的防弹能力有了很大提高，因此这种玻璃的重量轻，受到枪弹射击时没有飞溅的碎片、安全性好，但抗老化性较差、表面易产生划伤，成本高。特别适合动态使用，如防弹运钞车、航空防弹玻璃。
3）在无机玻璃上粘接铁甲薄膜。这种形式也能使玻璃具有防弹能力，但膜易老化，易产生划伤，使用寿命短，质量稳定性差，但成本较低，生产过程简单。
4.3.3.3 防弹玻璃使用时的注意事项
首先，安装时要区别方向。当使用浮法玻璃与聚乙烯醇缩丁醛相复合的防弹玻璃时，应将单片较厚的一层安装在受到枪击的一面，即弹着面，较薄的一层朝受保护的一面安装。以提高防弹能力，减少飞溅物对人体伤害的可能性；当使用带有聚碳酸酯或贴膜的防弹玻璃时，应将聚碳酸酯或膜面朝受保护的一面，以消除飞溅，并且要特别小心保护该表面，以防止使用过程中出现划伤而失去透像功能。
其次，周边应用弹性材料与框架隔开，以防止在使用中因应力集中而使玻璃产生破裂。
第三，对表面使用有机材料的防弹玻璃进行清擦时，应用软材料轻轻擦拭，以防玻璃被划伤。
第四，使用过程中应防止电焊产生的飞溅物之类的东西落到玻璃上，否则将会破坏玻璃表面。