轎車車門玻璃升降系統(tǒng)分析

1、玻璃升降系統(tǒng)分析目錄目錄一、前言二、升降機分類三、繩輪式電動玻璃升降器工作原理四、齒板式電動玻璃升降器五、升降系統(tǒng)(繩輪式)各部件對系統(tǒng)性能的影響六、 玻璃升降器的性能指標(biāo)七、 升降器失效模式一、簡要說明：一、簡要說明： 升降系統(tǒng)是汽車的運動部分，通過升降器可以提高乘員方便性、舒適性，增大視野范圍，但在我們公司目前車型，升降系統(tǒng)一致是困擾我們的一個主要問題點，如何快速去分析這個問題，是工藝技術(shù)人員必須思考的一個問題。二、璃升降器分類：二、璃升降器分類：玻璃升降器也稱為升降器或搖窗機。按傳動機構(gòu)的型式分為：絲桿式隨遇平衡式撓性元件傳動、曲柄擺桿式齒條齒板齒輪齒板搖臂式單臂式平行四連桿式交叉臂式雙

2、臂對稱擺動式中央支承式按動力分類電動式液壓式手動式（卷簧式平衡彈簧）三、繩輪式電動玻璃升降器工作原理：三、繩輪式電動玻璃升降器工作原理： 3.1 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析： 是指由直流電機驅(qū)動，通過卷絲筒、繩索等轉(zhuǎn)動，使車窗玻璃上升或下降到需要位置的一種裝置。；升降器系統(tǒng)的系統(tǒng)圖如下圖所示。升降器的導(dǎo)軌總成1通過上下部分的安裝支架分別固定在門內(nèi)鈑金上，卷絲機構(gòu)4連同電機5也固定在車門內(nèi)鈑金上，車窗玻璃通過自攻螺釘固定在滑塊2上。3.2 工作原理工作原理 前/后玻璃導(dǎo)向槽是空間的平行曲線，導(dǎo)軌總成1的曲線與前/后玻璃導(dǎo)向槽的曲線平行，導(dǎo)軌總成1的延長線應(yīng)通過玻璃重心，且玻璃的重心作用線與導(dǎo)軌總成1的夾角

3、不應(yīng)過大；電機接受控制系統(tǒng)傳遞的信號做正或反轉(zhuǎn)，使卷絲機構(gòu)中絲筒旋轉(zhuǎn)，收縮或放長拉絲3，使滑塊沿導(dǎo)軌總成上下運動，從而帶動車窗玻璃沿前后玻璃導(dǎo)向槽作上下運動。導(dǎo)軌總成1拉絲33.3優(yōu)缺點優(yōu)缺點 由于其托架導(dǎo)軌和玻璃運行軌跡匹配完好。總體而言繩輪式電動玻璃升降器的運行平穩(wěn)，噪音小；它所用的零件少、質(zhì)量小、加工容易、安裝方便，常用于轎車，尤其適用于大曲率弧形升降面的轎車車門上。只是由于其鋼絲繩配以塑料件及部分沖壓件的結(jié)構(gòu)，其總體疲勞壽命周期較第二種叉臂式升降器為短，而且，對車門鈑金及導(dǎo)軌精度要求較高。 3.4類似結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：類似結(jié)構(gòu)的應(yīng)用： 現(xiàn)在由于轎車的外形和總體結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，因此升降器

4、也從原來的單一導(dǎo)軌滑動運行衍生出雙導(dǎo)軌輔助運行的雙導(dǎo)軌升降器。這種升降器原理和原先的單導(dǎo)軌升降器原理相同，只是考慮到高檔車型前門玻璃較寬較重但使用一根導(dǎo)軌不能完全滿足其運動軌跡在玻璃中心軌跡上，因此采用開檔較大的兩根導(dǎo)軌結(jié)果完全解決此類問題。雙導(dǎo)軌升降器運行情況非常良好，只是在設(shè)計時的難度較大。四、齒板式電動玻璃升降器四、齒板式電動玻璃升降器4.1結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：是指由直流電機驅(qū)動，通過電機內(nèi)齒輪、外部傳動齒板以及由升降臂、固定臂、平衡臂組成的一四桿機構(gòu)的運動，使車窗玻璃上升或下降到需要位置的一種裝置，結(jié)構(gòu)如下圖： 5 1 6 7 3 8 2 4 電機1、轉(zhuǎn)動齒板2、平衡臂3、軸銷4、固定臂5、升

5、降臂6、長導(dǎo)軌總成7、滑輪組件8 A：在車身上，固定臂5的延長線應(yīng)通過軸銷4，并與軸銷4垂直，固定臂5兩個固定點的軸線與軸銷4平行；B：固定臂5與長導(dǎo)軌總成7在空間平行； C：前玻璃導(dǎo)槽與后玻璃導(dǎo)槽在空間平行；D：在X軸方向，應(yīng)盡量使玻璃和傳動臂的重力作用線始終接近或重合于同一條直線上； E：在Y軸方向，升降臂6和平衡臂3在運動過程中會產(chǎn)生變形，由于玻璃在上止點和下止點的頻率較高，因此，可在設(shè)計時把玻璃在上止點和下止點時升降臂6和平衡臂3的變形量調(diào)到較小，而在中間位置時變形量較大；4.2工作原理工作原理 使用齒輪出軸電機驅(qū)動齒板帶動交叉的兩個沖壓件長短臂實現(xiàn)上下運動（類似于剪刀交叉臂的工作原理

6、）。如下圖所示，在使用時，玻璃升降器的電機1固定在支架上，支架固定在門內(nèi)鈑金上，固定臂5水平固定在門鈑金上，玻璃通過兩個螺釘固定在升降器的長導(dǎo)軌總成7上。通過電機的轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)動齒板2旋轉(zhuǎn)，使升降臂6圍繞軸銷4做正向，反向旋轉(zhuǎn)一定角度；同時平衡臂以中軸為轉(zhuǎn)動點，滑輪組件8在固定臂和長導(dǎo)跪總成7中作往返運動，使長導(dǎo)軌總成作上下運動，帶動玻璃沿前后端的導(dǎo)向槽上下運動（運動的周邊環(huán)境與繩輪式玻璃升降器是一樣的，只是升降器自身類別不一樣）實現(xiàn)玻璃升降功能。電機1固定臂5長導(dǎo)軌總成7轉(zhuǎn)動齒板2升降臂6軸銷4滑輪組件84.3優(yōu)缺點優(yōu)缺點 由于其只能實現(xiàn)上下運動，為了滿足其在空間匹配車門弧度運行要求。齒板式

7、齒板式升降器在和玻璃固定的部位使用球頭結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)多方向靈活轉(zhuǎn)動的要求升降器在和玻璃固定的部位使用球頭結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)多方向靈活轉(zhuǎn)動的要求。由于叉臂式結(jié)構(gòu)簡單，承重能力強。因此一般齒板式升降器多用于面包車、重型車輛等運行狀況較差的整車上。由于其結(jié)構(gòu)多為沖壓件從原理上講，其所能達(dá)到的壽命要求應(yīng)高于繩輪式升降器。只是由于其采用金屬件齒輪嚙合和長短臂相互摩擦的結(jié)構(gòu)在這些環(huán)節(jié)上對材料、結(jié)構(gòu)和工藝的要求較高?？傮w而言，齒板式升降器運行平穩(wěn)性上要差于繩輪式升降器，這也限制了它在轎車上的使用。4.4類似結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：類似結(jié)構(gòu)的應(yīng)用： 除交叉臂式升降器外，齒板式升降器還包括單臂式升降器和平行臂式玻璃升降器；單臂式升降器

8、具有結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，成本低，安裝布置方便和占用車門內(nèi)空間小的特點。缺點是玻璃的質(zhì)心與升降臂的質(zhì)心之間的相對位置經(jīng)常變化，故玻璃升降時，易產(chǎn)生傾斜、卡住。因此單臂式只適用于形狀規(guī)整的正單臂式只適用于形狀規(guī)整的正方形、長方形玻璃且車門框上具有平行的玻璃導(dǎo)槽的車門上；平行臂式玻璃升方形、長方形玻璃且車門框上具有平行的玻璃導(dǎo)槽的車門上；平行臂式玻璃升降器不如交叉臂式升降器運行平穩(wěn)；降器不如交叉臂式升降器運行平穩(wěn)；4.5關(guān)鍵點：關(guān)鍵點：1、升降器電機堵轉(zhuǎn)力矩的選取，對整個升降系統(tǒng)的影響非常大，若電機堵轉(zhuǎn)力過大，會造成升降臂6產(chǎn)生較大的彎曲、變形，從而抵住車門內(nèi)板或外板，造成門板鼓起的質(zhì)量問題；會嚴(yán)重磨

9、損升降器的齒板，降低升降器使用壽命；2、升降臂6材料的選取很重要，一般要求所選材料的屈服強度應(yīng)大于400 Mpa，保證升降臂在運動過程中發(fā)生的是彈性變形，不應(yīng)出現(xiàn)較大的塑性變形；升降臂6的結(jié)構(gòu)不應(yīng)存在可能產(chǎn)生塑性變形的弱區(qū)；五、升降系統(tǒng)五、升降系統(tǒng)(繩輪式繩輪式)各部件對系統(tǒng)性能的影響各部件對系統(tǒng)性能的影響5.1升降器自身結(jié)構(gòu)影響：升降器自身結(jié)構(gòu)影響： 車窗玻璃、升降器導(dǎo)軌及前后玻璃導(dǎo)向槽的幾個型線都是平行的，整個系統(tǒng)在玻璃升降過程中，理論上不應(yīng)出現(xiàn)車窗玻璃脫離前后導(dǎo)向槽，或者是車窗玻璃前傾、后傾，導(dǎo)致與導(dǎo)向槽的間隙過小的現(xiàn)象。5.2滑塊的影響：滑塊的影響： 考慮到車門鈑金及升降器的制造精度，

10、一般很難保證每一個升降器與整個系統(tǒng)達(dá)到很完美的匹配，所以一般滑塊與導(dǎo)軌之間應(yīng)有一定的活動間隙，用來保證滑塊在上升或下降過程中不斷微調(diào)自身與導(dǎo)軌之間的位置以減小車窗玻璃在運動過程中的摩擦阻力?；瑝K自身有一定的自由度，但如果與導(dǎo)軌之間的活動間隙太大，在升降器啟動的瞬間滑塊將左右晃動，程度嚴(yán)重將造成固定在滑塊上的車窗玻璃發(fā)生大幅度前傾，導(dǎo)致車窗玻璃無法順利上升。所以在設(shè)計升降器時對滑塊與導(dǎo)軌之間的距離將做嚴(yán)格要求。5.3玻璃弧度的影響：玻璃弧度的影響：5.3.1 Z軸方向的弧度 玻璃在Z軸方向的弧度應(yīng)與前后玻璃導(dǎo)向槽的弧度保持一致，否則易出現(xiàn)當(dāng)玻璃在導(dǎo)向槽上下運動時，玻璃偏向?qū)虿鄣囊幻?，?dǎo)軌玻璃對

11、呢槽的作用力變大，在同一呢槽表面磨擦系數(shù)一樣的情況下，必然導(dǎo)致升降阻力變大，從而影響玻璃在導(dǎo)軌中順利地升降。5.3.2 X軸方向的球面 它易導(dǎo)致和外擋水條的間隙過緊，使車窗玻璃在上升時，外擋水條對它的作用阻力過大。5.4前玻璃導(dǎo)向槽的影響：前玻璃導(dǎo)向槽的影響：5.4.1 自身弧度與升降器的弧度的一致性在實際生產(chǎn)中，由于工裝、焊裝等因素，有可能使導(dǎo)向槽出現(xiàn)如圖7所示的偏面，這對于整個系統(tǒng)來講是致命的。因車窗玻璃的運動方向還是它的設(shè)計方向，導(dǎo)致玻璃在上升運動時，在Y軸方向給予導(dǎo)向槽的槽壁一個壓力F，導(dǎo)軌最終在Z軸方向磨擦力的增大。從而影響玻璃在導(dǎo)軌中的順利地升降。根據(jù)玻璃的不同需要，玻璃周邊質(zhì)量要

12、求不同，具體要求見表 缺陷種類 允 許 偏 差孔徑偏差0+0.5mm孔心距偏差1.0mm孔距邊偏差1.0mm孔爆邊不倒角孔允許寬0.5mm，長1.0mm的爆邊35個；倒角孔必須均勻光滑，不允許有密集的小爆邊倒角偏差倒角寬度：0.3mm0.5mm；倒角角度：4560（見圖1）平面或單曲面玻璃尺寸公差 種類縱向及橫向偏差曲線部偏差邊長L單塊面積（m2）L600600L1200L1200S0.3S0.3夾層玻璃0-1.50-2.00-2.50-3.00-4.0鋼化玻璃0-3.05.4.2 前導(dǎo)向槽的安裝支架的影響前導(dǎo)向槽的安裝支架的影響 前導(dǎo)向槽的安裝支架相對車身的位置，影響了車窗玻璃與玻璃導(dǎo)軌的空

13、間位置關(guān)系（X方向）。在B11東方之子車身匹配的過程中，出現(xiàn)前導(dǎo)向槽的空間位置在焊裝過程中無法穩(wěn)定的情況。作上圖中的B-B截面得下圖，車窗玻璃在導(dǎo)向槽的上段和下段與導(dǎo)軌面的距離Z值不一致且很小，極度情況出現(xiàn)Z2mm情況。加上呢槽的截面寬度，玻璃在X方向就已給了導(dǎo)向槽壓力F1，這種情況是絕對不允許出現(xiàn)的。5.4.3 導(dǎo)軌的截面，截面的一致性；導(dǎo)軌的截面，截面的一致性； 在圖中要嚴(yán)格控制A的尺寸。車窗玻璃的厚度在一般的情況下都為3.2mm，呢槽安裝在導(dǎo)軌中，玻璃在沿著玻璃導(dǎo)軌導(dǎo)向的運動過程中，它與呢槽的間隙應(yīng)是均勻并有一定的活動量（圖中X值），如果導(dǎo)軌的截面在人為不知的因素下，減小1-2mm,整個

14、環(huán)境體現(xiàn)出來就是在橫向方向上呢槽對玻璃的壓力F2增大，引起升降的阻力增大，影響整個系統(tǒng)的正常工作。同時導(dǎo)軌的截面的尺寸必須嚴(yán)格控制一致性，否則容易出現(xiàn)部分區(qū)域阻力大，部分區(qū)域阻力小，玻璃升降器在升降過程中出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。5.4.4后玻璃導(dǎo)向槽的影響后玻璃導(dǎo)向槽的影響 后玻璃導(dǎo)向槽對升降器系統(tǒng)的影響基本同前導(dǎo)向槽一致。因各種車型采用的結(jié)構(gòu)不同略有影響輕重之分，如在B11車型上，前玻璃導(dǎo)向槽為焊裝件，后玻璃導(dǎo)向槽為安裝件，前導(dǎo)向槽的影響就較后導(dǎo)向槽大。5.4.5呢槽的影響：呢槽的影響：呢槽能減緩玻璃和導(dǎo)向槽的作用力，使他們之間的硬接觸變?yōu)檐浗佑|，但它更重要的作用是在玻璃和導(dǎo)向槽之間密封，起防塵、防雨

15、、隔音等作用。5.4.6 呢槽的截面呢槽的截面 呢槽的截面主要是影響了下圖中的F2，它與上圖中的尺寸A關(guān)系是一致的：A值小，截面尺寸?。籄值大，截面尺寸可以大，實際狀態(tài)導(dǎo)軌截面不符合設(shè)計要求，呢槽裝配不到位導(dǎo)軌截面不符合設(shè)計要求，導(dǎo)致呢槽底邊與玻璃接觸部位過緊，呢槽容易磨損導(dǎo)軌截面不符合設(shè)計要求，設(shè)計角度為88度，實際為90度角，導(dǎo)致呢槽與玻璃接觸擠壓力偏大，呢槽容易破損90玻璃呢槽導(dǎo)軌F25.4.7 呢槽的表面處理呢槽的表面處理 呢槽表面摩擦系數(shù)的高低是影響系統(tǒng)升降的重要一環(huán)，它直接影響了上圖中的F2。因目前還沒有很好的方法來測量呢槽表面磨擦系數(shù)，所以只能通過外觀、表面手感來衡量，再則通過升

16、降時間的長短來間接評價表面磨擦系數(shù)。它要求表面光滑，不能有絲毫的粘性。 5.4.8外擋水條的影響。外擋水條的影響。它與車窗玻璃在X方向的球面對系統(tǒng)的影響是一致的5.4.9車門內(nèi)板的影響車門內(nèi)板的影響5.4.9.1 玻璃升降器的導(dǎo)軌安裝孔：一般要求四個安裝孔在X軸方向應(yīng)是腰形孔，使得導(dǎo)軌在內(nèi)板上可以調(diào)節(jié)，以彌補前后導(dǎo)向槽在焊接或總裝時造成的位置偏差。如果玻璃在升降器起動時（升降器的滑塊的初始位置在下端）玻璃向前傾斜，則下方導(dǎo)軌安裝支架向-X軸方向調(diào)整；如果玻璃上升時上端部分前傾，則上方導(dǎo)軌安裝支架后調(diào)。5.4.9.2 后導(dǎo)向槽的安裝位置： B11車門內(nèi)板的孔位決定了后導(dǎo)向槽的安裝位置。如果在車門

17、內(nèi)板已穩(wěn)定、定型的情況下，而后導(dǎo)向槽的空間位置不理想，可以通過調(diào)整導(dǎo)向槽的安裝支架來實現(xiàn)系統(tǒng)的和諧匹配。5.4.10 車門內(nèi)外板之間的距離要求車門內(nèi)外板之間的距離要求六、六、 玻璃升降器的性能指標(biāo)玻璃升降器的性能指標(biāo)6.1繩輪式升降器基本性能指標(biāo)繩輪式升降器基本性能指標(biāo)6.1.1工作電壓（限電動升降器）工作電壓為：915V，應(yīng)無異?，F(xiàn)象，無干擾性噪聲，不允許有震顫或沖動。試驗電壓為：12.50.1V。6.1.2運行電流 工作電流為：15A，堵轉(zhuǎn)電流為：25A 6.1.3上升（下降）時間電動玻璃升降器的上升時間主要考核升降器在完成工作行程中所需的時間（下降過程所用時間為下降時間）。一般而言，對其

18、運行時間主要考核上升時間。因為上升時需克服玻璃自重，所以運行時間、電流等都比下降時來得大（下降為利用玻璃自重）。6.2電動玻璃升降器其它性能指標(biāo)電動玻璃升降器其它性能指標(biāo)6.2.1自鎖性能升降器應(yīng)具有自鎖性能，其主要考核的原因是考慮到防盜問題。如在車內(nèi)無人的情況下，以一定的力向下拽動玻璃。電機里渦輪渦桿不能實現(xiàn)一定的自鎖功能則可能會造成汽車失竊事件的發(fā)生。B11升降器的自鎖性能指標(biāo)為：升降器在車窗玻璃行程內(nèi)任一點應(yīng)具有自鎖性能，當(dāng)升降器中的托架施加500N負(fù)載時，零件不應(yīng)損壞，無永久性變形，無功能障礙，各功能應(yīng)保持良好。允許下降量不大于5mm。6.2.2溫度交變性能和溫度存放性能此項性能主要考

19、核升降器在不同極限溫度下的運行情況。其主要相關(guān)因素為電機和門系統(tǒng)阻力，當(dāng)然也有運行匹配的問題。一般的標(biāo)準(zhǔn)都是-40+80之間交變溫度。6.2.3振動性能振動性能主要考核升降器在路面顛簸等情況下的性能。它主要的試驗方法為使升降器在不工作狀態(tài)下應(yīng)能經(jīng)受三個方向、每一方向24h的振動試驗。振動后在室溫下進(jìn)行一定數(shù)量的循環(huán)工作，并要求升降器能夠符合升降器的基本性能要求。6.2.4耐腐蝕性能考慮到升降器在門板系統(tǒng)內(nèi)，不可避免會受到環(huán)境的侵蝕（如雨水等）。因此對升降器金屬件的耐腐蝕性能也不可避免的提出。對于不同車型和金屬件所采用材料不同（包括表面處理的方法），會提出不同的要求。一般的要求是中性鹽霧試驗（N

20、acl）5%，96H，母體材料不得有明顯銹跡，不得透出母體。6.2.5熱保護(hù)器性能熱保護(hù)性能主要考慮到由于升降器在上升到頂部和底部會出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，此時電機運行電流增大。出于保護(hù)電機的考慮，在一定情況下電機的熱保護(hù)器開關(guān)會自動打開切斷電流。然后在一定的時間范圍內(nèi)會重新閉合以接通電流，使電機正常工作。B11所采用的Bosch直徑為39的電機，它的熱保護(hù)性能要求是：2.3.2.5.1 熱保護(hù)器的首次打開時間： 室 溫 時：10s，402時：12s，802時：10s。2.3.2.5.2 熱保護(hù)器在室溫下應(yīng)經(jīng)受2000次的開斷試驗，試驗后應(yīng)具有工作能力。6.2.6 抗干擾性能抗干擾性能抗干擾試驗主要考慮

21、到電機受到其它電器電磁的影響對其進(jìn)行試驗，按ISO 76371規(guī)定的試驗方法和規(guī)定的試驗等級在試驗電壓下對電動升降器的電機進(jìn)行抗干擾性試驗。并要求試驗后升降器能夠符合升降器的基本性能要求。6.2.7 防水試驗防水試驗防水試驗主要考核電機防水的性能。由于受到電機結(jié)構(gòu)的局限，電機內(nèi)部進(jìn)水后會造成電機失效造成電動窗的性能完全喪失。因此該點也是對電機性能的重要考核指標(biāo)。6.2.8 耐久性能耐久性能也稱為壽命試驗，此試驗針對電動窗整體性能進(jìn)行考核（包括電機驅(qū)動部分和導(dǎo)軌傳動部分）。一般前門升降器的壽命循環(huán)要求要遠(yuǎn)比后門升降器的要求來得高，主要因為前門的升降器的使用頻率高于后門升降器。同時不僅僅對常溫情況

22、下的升降器運行進(jìn)行考核，考慮到不同地域的不同氣候環(huán)境的使用條件，還要在不同溫度和濕度的情況下對升降器進(jìn)行考核。根據(jù)車型檔次的不同對升降器壽命循環(huán)的次數(shù)要求也不同；不同升降器結(jié)構(gòu)的壽命試驗循環(huán)要求也不同。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一般為前門12500次，后門7500次。B11轎車?yán)K輪式電動玻璃升降器的耐久性指標(biāo)參數(shù)為：前門玻璃升降器共20000個循環(huán)，其中：后門玻璃升降器共15000個循環(huán)，其中：七、七、 升降器失效模式升降器失效模式7.1繩輪式玻璃升降器問題描述原因分析解決措施后門外擋水條安裝后與玻璃不帖合車門外鈑金狀態(tài)不好；門框?qū)к壱恢滦圆缓?；門總成上段導(dǎo)軌變形、漂移；鈑金模具修改，外擋水條整改左前門玻璃升降器固定孔與玻璃孔錯位導(dǎo)致玻璃傾斜升降器安裝孔與玻璃孔不對位更改玻璃升降器前門玻璃降到底，門關(guān)閉時玻璃晃動1、玻璃升降系統(tǒng)中心偏前；2、前玻璃導(dǎo)軌相對位置靠后；1、更改升降器；2、更改前玻璃導(dǎo)軌；前門玻璃升降阻力大1、升降器中心不對；2、鈑金狀態(tài)不穩(wěn)定；1、更改玻璃升降器；2、調(diào)整鈑金門外擋水條安裝后與玻璃及門鈑金不貼合外擋水條的截面與車身不匹配更改外擋水條的截面左/右三角玻璃密封條、玻璃呢槽與中間導(dǎo)軌配