某车型电动玻璃升降器升降困难的优化设计

邱宗金

【摘 要】汽车电动玻璃升降器的主要功能就是保证汽车玻璃沿玻璃导向槽安全、平稳地升降。文章首先对玻璃升降器的运行原理进行了简单的阐述，然后根据玻璃升降器的工作原理对玻璃升降器自身、车门钣金导轨及玻璃升降器控制器进行详细的分析，最后根据分析的结果对相关的零件进行了一系列的优化。最终达到改善玻璃升降器升降困难的目的。

【关键词】电动玻璃升降器；升降困难；优化设计

【中图分类号】U463.853 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）01-0037-04

0 前言

电动玻璃升降器作为汽车车门系统的一个重要功能件，它的主要作用就是保证汽车玻璃安全、平稳地升降。该零部件不仅是驾驶员每天使用次数最多的零件之一，也是售后反馈故障率较高的零件。本文根据售后反馈的电动玻璃升降器的故障问题，对某车型的电动玻璃升降器进行了优化设计，既降低了电动玻璃升降器的售后问题，又提升了电动玻璃升降器的品质，减少了顾客的投诉。

1 电动玻璃升降器的工作原理

目前，电动玻璃升降器的种类主要分为以下2种：一种是绳轮式电动玻璃升降器，另一种是叉臂式电动玻璃升降器。

绳轮式电动玻璃升降器主要是由电机、滑块、导槽、滑轮、钢丝绳、弹簧等零部件组成（如图1所示）。绳轮式电动玻璃升降器的工作原理是利用电机的运转来实现玻璃升降器的上下运动，当电机顺时针运转时，电机带动卷丝筒正向转动，同时缠绕在卷丝筒上的钢丝绳也随之带动滑块沿着导槽进行上升运动。反之，当电机逆时针运转时，滑块沿导槽进行下降运动。最终实现装有滑块的玻璃做升降运动。

叉臂式电动玻璃升降器主要由电机、定导轨、动导轨、平衡弹簧、主副臂等零部件组成（如图2所示）。叉臂式电动玻璃升降器的工作原理是利用电机驱动小齿轮旋转进而带动扇形齿轮转动，通过叉臂结构的运动来实现玻璃导轨的上下运动，最终实现玻璃的升降。

由于叉臂式电动玻璃升降器的零部件较少且易加工，特别适合用于负载较大的车门中，因此本文所研究的车型中使用的电动玻璃升降器为叉臂式电动玻璃升降器。

2 影响电动玻璃升降器升降困难的主要因素分析

2.1 影响玻璃升降器升降困难的主要因素

通常情况下，电动玻璃升降器主要出现的故障有玻璃升降困难、缓慢，玻璃升降器升降异响，玻璃出槽、外斜等。本文主要研究的是玻璃升降器升降困难、缓慢的问题。影响玻璃升降困难、缓慢的主要因素有车门玻璃升降器自身的质量问题、车门钣金的质量问题、车门玻璃胶条的质量问题及车门玻璃控制器的质量问题等（如图3所示）。

2.2 玻璃升降器自身系统阻力核查

本研究的某车型玻璃升降器在车门钣金中的安装位置如图4所示，该车型的玻璃自重为4.6 kg。在计算该车型玻璃升降器的阻力扭矩时，根据推荐值将每100 mm的呢槽与胶条的接触长度在常温下所产生的摩擦力规定为F=4 N，升降器的扭矩规定T0=1.3 N·m。呢槽与胶条的接触长度按图4中A，B，C 3段的总和来计算。通过测量可得A=610 mm，B=430 mm，C=780 mm。即，呢槽与胶条的接触长度L如下：

L=A+B+C=610 mm+430 mm+780 mm=1 820 mm

该车型玻璃升降器的理论阻力扭矩T如下：

T=T0+L×F=1.3 N·m+1.82 m×4 N=4 N·m

当车门系统相同时，电动玻璃升降器的阻力力矩与手动玻璃升降器的阻力力矩基本相同。对近期生产的10台车进行手动测阻力力矩得到的测试结果见表1。

分析测试数据可得，玻璃升降器的实车升降阻力力矩在3.1～4.3 N·m，与理论值基本相符。

2.3 运动原理分析

要保证玻璃中位面圆弧沿着玻璃升降器导轨做圆弧运动，就要求玻璃与钣金导轨之间的理论间隙不变，即车门导轨圆弧、玻璃升降器圆弧、玻璃中位面圆弧三者同心。为验证该车型的玻璃升降器在使用过程中玻璃与钣金导轨之间的间隙保持不变，对该车型玻璃升降器半径校核如图5所示。

通过对玻璃升降器升降半径校核可得，该玻璃升降器的设计满足运动轨迹同心原则，即玻璃与钣金在运动过程中的理论间隙保持不变。

2.4 车门玻璃升降器分析

该车型所选用的玻璃升降器为山东某公司生产的玻璃升降器和重庆某公司生产的玻璃升降器，首先对现有2种玻璃升降器进行对比（如图6所示），其次将两种玻璃升降器在常温下能够实现的最大举升重量与国外“VOLVO”和“雷诺”品牌的车型进行实车对比，在常温下测得的结果如图7所示。

对比在不同温度下，对玻璃升降器的最大举升力的影响，进而判断温度对玻璃升降器输出的扭矩的影响。将3组玻璃升降器放在不同的温度下进行实验，实验结果见表2。

由表2可知，玻璃升降器的最大举升力会受环境因素的影响，温度越低，其最大举升力越大。对该车型的玻璃升降器的零件质量进行分析，并对玻璃升降导轨弧面进行扫描检测，检测结果如图8所示。

由扫描检测结果可知，玻璃升降器导轨的弧面在Y向的最大偏差为10.8 mm。通过对车门玻璃升降器自身进行分析可知，车门玻璃升降器自身的扭矩不足，外界环境温度的变化及自身加工精度等均可能导致玻璃升降困难。

2.5 车门钣金导轨分析

车门钣金中玻璃导轨在加工焊接過程中出现变形严重、尺寸控制差等质量问题也会引起玻璃升降困难。现在对该车型适用的3件车门玻璃导轨进行扫描测试，扫描结果如图9所示。

从图9可知，车门导轨其中最大Y向偏差为8.3 mm，3套样件的扫描结果均大于设计要求的±2 mm的公差。由检测结果可得，车门钣金导轨的质量也可能引起玻璃升降困难。

2.6 电动玻璃升降器控制器分析

电动玻璃升降器控制器的主要故障形式为内部继电器触点烧蚀、黏结。经对售后反馈的故障数据统计可知，有48%的玻璃升降困难的问题是由玻璃升降器控制器损坏导致，其主要的失效原因有以下2种。

（1）玻璃升降器在升到顶时，电机有500 ms堵转，如在此时间段（500 ms）内按下降，电路中场效应管未断开而继电器就断开（设计中不允许此种情况出现，要求必须先断开场效应管，再断开继电器），大电流产生拉弧烧毁继电器触点。

（2）车窗卡滞，电机工作电流加大引起发热，电机在发热状态下堵转电流减小，导致控制器在自动升降堵转时检测不到堵转电流，堵转后不能及时停止输出，使电机长时间工作于堵转状态，电机过热保护，再次操作无反应，直至电机冷却后才能恢复工作。

3 电动玻璃升降系统的优化设计

3.1 车门玻璃升降器的优化设计

（1）提高电机的输出扭矩，即电机型号由JC/LC-578VA更改为JN/LN-578VA，额定输出扭矩由2.94 N·m更改为3.92 N·m。这样就能有效地解决由于输入扭矩不足而引起玻璃升降困难的问题。

（2）提高车门玻璃升降器各零件的质量。主要措施有控制玻璃升降器的5个安装孔的位置度，控制玻璃升降器导轨与相应基准面的线轮廓度、面轮廓度和平行度，增加相应的工装和检测次数。

3.2 车门钣金的优化设计

（1）车门玻璃导轨新增加工艺孔用于检测，具体的位置如图10所示。

（2）对车门钣金总成质量的一致性进行控制。主要措施有控制车门钣金各零件的检测孔的位置度公差和面轮廓度公差，对相应的车门钣金焊接工装夹具进行定期的维护保养，增加对车门内板冲压件的检查次数。

3.3 玻璃升降器控制器的优化设计

（1）更改玻璃升降控制器的内部程序，在電机堵转过程中加装保护，防止出现场效应管未断开而继电器就断开的情况。

（2）取消一键升降功能，设定升降输出时间为6s，解决因玻璃升降阻力大导致电机过热保护的问题。

4 结语

本文通过对车门玻璃升降器、车门钣金和车门玻璃升降器控制器的优化设计，有效地降低了玻璃升降困难的故障率。经后期售后反馈，该车型的玻璃升降困难的故障率已降到0.38%以下。同时，在进行优化设计时，既需要主机厂与相应的专业配套厂亲密合作，也需要设计人员从不同的角度对问题进行分析研究，这样才能有效、快速地解决生产中出现的问题。

参 考 文 献

[1]周余瑾.汽车玻璃升降器设计研究[D].长沙：湖南大学，2012.

[2]张晓春.车门玻璃升降失效原因分析[D].大连：大连理工大学，2003.

[3]邱结平.现代轿车电动玻璃升降器研究与探讨[J].汽车技术，2002（4）.

[4]莫建伟.韦乐侠.汽车交叉臂式玻璃升降器设计要点讨论[J].汽车技术，2009（4）.

[5]曹云翔.电动玻璃升降器及其发展概况[J].汽车电器，2001（4）.

[6]聂丽娜.汽车项目管理探析[J].企业科技与发展，2011

（20）.

[责任编辑：钟声贤]