朱偉，歐陽明，劉美麗

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汽車車門玻璃下降頓挫問題分析及改進(jìn)

朱偉，歐陽明，劉美麗

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章針對(duì)玻璃下降出現(xiàn)的頓挫問題，對(duì)玻璃升降系統(tǒng)各部件進(jìn)行排查分析，并最終確認(rèn)升降器張緊彈簧余量和呢槽涂層干濕態(tài)摩擦系數(shù)差異過大是產(chǎn)生玻璃下降頓挫的主要原因，在對(duì)兩者優(yōu)化改進(jìn)后，消除了玻璃下降頓挫的問題。

玻璃升降器；呢槽；下降頓挫；摩擦系數(shù)

前言

隨著中國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和國民消費(fèi)水平的不斷提高，汽車銷量也逐年攀升，不斷刷新產(chǎn)銷紀(jì)錄。而隨之而來的是汽車故障的數(shù)量也在不斷增加，中國汽車消費(fèi)網(wǎng)上的投訴也是連創(chuàng)新高。電動(dòng)玻璃升降器作為汽車門窗系統(tǒng)的重要部件，也是使用頻率很高的零件之一，因而車門玻璃升降方面的問題始終位居前列。本文就是基于車門玻璃在下降時(shí)產(chǎn)生頓挫問題進(jìn)行分析改進(jìn)的闡述。

1 問題描述

某車型試驗(yàn)時(shí)，在干燥狀態(tài)下，車門玻璃從頂部下降瞬間出現(xiàn)頓挫一下的現(xiàn)象，之后恢復(fù)正常，上升正常；在淋雨?duì)顟B(tài)時(shí)，車門玻璃下降過程中會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的玻璃頓挫現(xiàn)象。

2 單導(dǎo)軌玻璃升降系統(tǒng)構(gòu)成

1-玻璃 2-驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 3-輔助支撐機(jī)構(gòu)

單導(dǎo)軌玻璃升降系統(tǒng)由玻璃、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及輔助支撐機(jī)構(gòu)三部分組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)即指玻璃升降器；輔助支撐機(jī)構(gòu)由玻璃導(dǎo)槽、玻璃呢槽、內(nèi)水切、外水切等幾部分組成，車門玻璃升降性能與這些零件都密切相關(guān)。

3 問題分析

3.1 干燥狀態(tài)時(shí)玻璃下降頓挫的原因分析

3.1.1玻璃下降瞬間受力分析

首先，我們對(duì)玻璃從上止點(diǎn)下降瞬間的受力情況進(jìn)行分析。

玻璃在上止點(diǎn)堵轉(zhuǎn)后，向下的力為自身的重力，向上的力為呢槽和水切的靜摩擦力和升降器向上的作用力。此時(shí)升降器滑塊的上張緊彈簧處于完全壓緊狀態(tài)，下張緊彈簧處于自由狀態(tài)。

在下降瞬間，向上的力僅有呢槽和水切的摩擦力，向下的力有玻璃自身的重力和升降器向下的作用力。此時(shí)升降器電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將下張緊彈簧張緊，然后再帶動(dòng)滑塊及玻璃向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)玻璃脫離呢槽Roof段的瞬間，玻璃受到的阻力瞬間減小，玻璃加速運(yùn)動(dòng)，下張緊彈簧會(huì)伸張，而后在電機(jī)作用下再次壓縮至穩(wěn)態(tài)，玻璃下降速度趨于平穩(wěn)。

在下張緊彈簧伸張過程中，玻璃會(huì)經(jīng)過一個(gè)加速→減速→再加速的過程，下張緊彈簧伸張的距離和時(shí)間越小，減速過程越短，下降瞬間的頓挫幅度越小。

1上張緊彈簧 2下張緊彈簧3 上鋼絲繩 4 下鋼絲繩

3.1.2張緊彈簧狀態(tài)確認(rèn)

從玻璃受力分析可知，要想消除玻璃下降頓挫，可以通過提高彈簧的剛性和提高彈簧張緊度來實(shí)現(xiàn)。

升降器張緊彈簧鋼絲直徑為1mm×1mm的矩形，將直徑增加到1.2×1.2的矩形，效果不明顯，主要是受尺寸限制，彈簧剛性增加有限。

將彈簧張緊余量由8mm減小到3mm以內(nèi)，玻璃下降瞬間頓挫故障消除，方案有效。

3.2 淋雨?duì)顟B(tài)時(shí)玻璃下降頓挫的原因分析

3.2.1玻璃下降運(yùn)動(dòng)的力學(xué)模型

根據(jù)升降系統(tǒng)的組成，建立玻璃下降時(shí)的力學(xué)模型。

式中：T為升降器電機(jī)扭矩，為升降器效率，R為升降器繞線路半徑；

式中：1為呢槽摩擦系數(shù)，1為呢槽對(duì)玻璃前側(cè)Y向的擠壓力；

式中：1為呢槽摩擦系數(shù)，2為呢槽對(duì)玻璃后側(cè)Y向的擠壓力；

式中：2為水切摩擦系數(shù)，3為外水切對(duì)玻璃Y向的擠壓力；

式中：2為水切摩擦系數(shù)，4為內(nèi)水切對(duì)玻璃Y向的擠壓力；

將公式（2）（3）（4）（5）（6）帶入公式（1），可得：

合并后可得：

3.2.2玻璃下降運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

玻璃下降速度公式如下：

式中：v為玻璃升降速度，n為升降器電機(jī)轉(zhuǎn)速，R為玻璃升降器繞線輪半徑；

根據(jù)升降器電機(jī)的特性可知，玻璃升降器電機(jī)的扭矩T與轉(zhuǎn)速n成反比。

玻璃下降運(yùn)動(dòng)可以分為兩個(gè)階段，第一階段：玻璃從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)、加速；第二階段：玻璃近似勻速運(yùn)動(dòng)。在第一階段，n不斷增大，T不斷減小，到了第二階段n近似定值，則T也為定值。根據(jù)公式（8），可知：

3.2.3車門鈑金精度狀態(tài)分析確認(rèn)

玻璃升降過程是沿車門前后兩側(cè)窗框和導(dǎo)槽進(jìn)行的，當(dāng)前后導(dǎo)槽、窗框的弧度與升降器的導(dǎo)軌弧度不匹配時(shí)，玻璃在升降過程中受到呢槽和內(nèi)外水切Y向的擠壓力（1，2，3，4）不斷變化，可能會(huì)導(dǎo)致升降過程受力不均而產(chǎn)生頓挫。

玻璃升降系統(tǒng)對(duì)車門鈑金精度要求如表1。

對(duì)影響升降系統(tǒng)的車門鈑金進(jìn)行了三坐標(biāo)打點(diǎn)確認(rèn)，車門鈑金精度在公差要求范圍內(nèi)。將玻璃升降系統(tǒng)中的其它零件裝配到主檢具上進(jìn)行同樣的升降操作，故障再現(xiàn)，說明車門鈑金精度不是玻璃下降頓挫的原因。

表1 車門鈑金精度要求

3.2.4玻璃狀態(tài)分析確認(rèn)

根據(jù)尺寸工程的分析結(jié)果，車門玻璃的形狀尺寸公差要求如表2。

表2 車門玻璃形狀尺寸公差要求

通過檢具對(duì)玻璃形狀尺寸進(jìn)行檢測，均符合公差要求，可以確認(rèn)玻璃不是玻璃下降頓挫的原因。

3.2.5內(nèi)、外水切狀態(tài)分析確認(rèn)

內(nèi)、外水切對(duì)玻璃升降有影響的主要是斷面的尺寸、唇邊的壓縮負(fù)荷及滑動(dòng)摩擦系數(shù)。通過測試設(shè)備對(duì)其分別進(jìn)行檢測，均符合設(shè)計(jì)要求。在問題排查試驗(yàn)過程中，將內(nèi)、外水切分別拆除進(jìn)行玻璃升降試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果基本無影響。由此可以判斷，內(nèi)、外水切不是影響玻璃下降頓挫的原因。

3.2.6升降器狀態(tài)分析確認(rèn)

升降器是驅(qū)動(dòng)玻璃上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)將直接影響到玻璃升降的平順性。

（1）升降器導(dǎo)軌精度

升降器導(dǎo)軌的弧度對(duì)玻璃升降的平穩(wěn)性也存在較大影響。當(dāng)升降器導(dǎo)軌弧度與車門導(dǎo)槽弧度偏差較大時(shí)，玻璃升降受到滑塊的Y向擠壓力會(huì)出現(xiàn)較大變化，摩擦力也會(huì)隨之變化。

對(duì)升降器導(dǎo)軌通過單件檢具進(jìn)行檢測，導(dǎo)軌弧度滿足公差要求，可以判斷升降器導(dǎo)軌精度偏差不是玻璃下降頓挫的原因。

（2）升降器彈簧張緊余量

為保證升降器生產(chǎn)裝配性，設(shè)計(jì)時(shí)升降器張緊彈簧會(huì)留有一定的余量，一般為3mm~5mm。實(shí)測故障件，張緊彈簧余量為8mm~10mm，將升降器張緊彈簧余量調(diào)整到3mm以內(nèi)，發(fā)現(xiàn)干燥狀態(tài)時(shí)玻璃下降頓挫問題消除，但淋雨?duì)顟B(tài)時(shí)玻璃下降仍存在連續(xù)頓挫問題。將升降器張緊彈簧余量進(jìn)一步減少到0，干燥、淋雨?duì)顟B(tài)玻璃下降頓挫問題均未發(fā)生。由此可以判斷，升降器張緊彈簧余量是影響玻璃下降頓挫的主要原因之一。

3.2.7玻璃呢槽狀態(tài)分析確認(rèn)

將升降器張緊彈簧余量調(diào)整到3mm以內(nèi)后，干態(tài)時(shí)玻璃下降正常，無頓挫；在呢槽上淋水后，玻璃下降出現(xiàn)連續(xù)頓挫現(xiàn)象，推斷故障和呢槽表面在干濕態(tài)的摩擦系數(shù)差異有關(guān)。為證明這一點(diǎn)，選取另外一種干濕態(tài)摩擦系數(shù)差異較小的涂層進(jìn)行驗(yàn)證，使用后干濕態(tài)均無玻璃下降頓挫現(xiàn)象。兩種涂層在干濕態(tài)的摩擦系數(shù)測量結(jié)果，見表3：

表3 涂層摩擦系數(shù)測試

實(shí)驗(yàn)證明，呢槽涂層摩擦系數(shù)干濕態(tài)差異較大是玻璃淋雨下降連續(xù)頓挫的主要原因之一。

4 結(jié)論

經(jīng)過對(duì)玻璃升降系統(tǒng)各個(gè)零件的排查分析，發(fā)現(xiàn)了本車型玻璃下降頓挫主要與升降器張緊彈簧余量及呢槽涂層摩擦系數(shù)有關(guān)，通過對(duì)這兩個(gè)影響因素的調(diào)整優(yōu)化，最終解決了玻璃下降頓挫的問題。玻璃升降器系統(tǒng)是車門上組成部件最多、構(gòu)成最復(fù)雜、最容易出現(xiàn)問題的系統(tǒng)，系統(tǒng)中任一部件出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致故障的發(fā)生。因此，確定升降系統(tǒng)的控制要點(diǎn)，做好質(zhì)量一致性管控并努力達(dá)成才能避免故障的發(fā)生。

[1] 曹云翔.電動(dòng)玻璃升降器及其發(fā)展概況.汽車電器,2001（4）.

[2] 劉朔.基于謝寧方法的玻璃升降器卡滯故障分析.吉利大學(xué).2016.

[3] 顧曉春,石海琳.單導(dǎo)軌玻璃升降器舉升點(diǎn)設(shè)計(jì).汽車工程師.2014（2）.

[4] 王秀錦,白樹立,柳蕭,張雅強(qiáng).汽車玻璃升降器淺析.汽車電器,2017（8）.

[5] 劉小銳,吳文昌,黃啟涌,李昂.單導(dǎo)軌玻璃升降系統(tǒng)品質(zhì)控制研究.汽車實(shí)用技術(shù).2017（14）.

Analysis and improvement of door glass abrupt descending

Zhu Wei, Ouyang Ming, Liu Meili

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd. Technology Center, Anhui Hefei 230601 )

In this paper, the tensioning margin of regulator spring and the different coefficient of friction between wet and dry condition were confirmed to be the main cause of the abrupt descending problem of regulator system after the analysis about each component of the system. And the improvement about the two causes were adapted to eliminate the problem.

Glass regulator;Glass run;Abrupt descending;Friction coefficient

B

1671-7988(2018)16-34-03

U462.1

B

1671-7988(2018)16-34-03

CLC NO.: U462.1

朱偉，本科，工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，主要研究方向車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.012