胡喜軍 沈縉華

摘 要：汽車玻璃升降器是關(guān)系到乘員乘坐舒適性并滿足汽車安全防盜的重要部件，也是車門系統(tǒng)中使用最頻繁的零部件，其性能是否可靠直接影響汽車安全及客戶的舒適性。本文主要從繩輪式玻璃升降系統(tǒng)入手，解析汽車車窗玻璃下降時遇水抖動異響問題，并結(jié)合眾泰某項目玻璃升降器下降抖動現(xiàn)象，總結(jié)出玻璃升降器下降時遇水抖動異響問題原因。

關(guān)鍵詞：玻璃升降器;遇水抖動;張緊力;失效模式

1 前言

近年來，隨著人們對汽車要求的提高，客戶越來越關(guān)注汽車使用過程中的細(xì)節(jié)。針對玻璃升降系統(tǒng)，車窗操作的舒適性是目前各大主機(jī)廠重點提升的對象之一。對于呢槽不帶植絨的玻璃升降系統(tǒng)，雨天對車窗玻璃進(jìn)行升降操作時，經(jīng)常會出現(xiàn)明顯的玻璃抖動、異響現(xiàn)象，這將直接影響客戶的使用舒適性，導(dǎo)致用戶的抱怨。

2 汽車車窗玻璃升降器工作原理及故障模式

2.1 工作原理

繩輪式電動玻璃升降器工作原理：由電機(jī)帶動繞線輪旋轉(zhuǎn)，拉動鋼絲繩移動，帶動玻璃安裝托架沿導(dǎo)軌上下運動，從而使車門玻璃上升或下降運動。

2.2 功能

電動玻璃升降器的功能主要有：①調(diào)整汽車門玻璃開度的大小;②保證車門玻璃升降平穩(wěn)，且能隨時順利開啟和關(guān)閉;③當(dāng)升降器不工作時，玻璃能停留在任意位置上。

2.3 故障模式

正常情況，玻璃升降器上升、下降運行平穩(wěn)，下雨時（呢槽、水切上有水時）玻璃下降時會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，上升運行正常，水干后又能正常上升、下降運行。

3 汽車車窗玻璃下降抖動異響問題解析

升降器在上升或下降過程，實際是鋼絲繩拉動滑塊上升或下降運動，彈簧在此過程中會產(chǎn)生壓縮和伸長現(xiàn)象。

彈簧在升降器上主要有以下幾種狀態(tài)：自由狀態(tài)、裝配狀態(tài)及壓并狀態(tài)。升降器在堵轉(zhuǎn)時一端彈簧會壓并，另一端會伸長，伸長的彈簧長度應(yīng)小于彈簧自由狀態(tài)長度L1，且留有一定的安全余量，避免鋼絲繩張緊力為0導(dǎo)致的鋼絲繩脫出、錯槽等售后質(zhì)量問題。彈簧剩余壓縮量L3（裝配狀態(tài)長度-壓并狀態(tài)長度）一般在0.25-2mm之間為宜。此值過小，會導(dǎo)致總成難以裝配，升降器機(jī)構(gòu)阻力大大增加，機(jī)構(gòu)效率會相應(yīng)降低;此值過大，升降器在堵轉(zhuǎn)時，一端彈簧壓并，另一端伸長量會較大，安全余量相應(yīng)減小。

L1——彈簧總長度;

L2——彈簧壓并長度;

L3——彈簧剩余壓縮量。

眾泰某項目玻璃升降器下降抖動現(xiàn)象，具體分析如下：

①該項目車窗玻璃重量為33N，遇水后呢槽及水切的動摩擦系數(shù)降低，此時滑動阻力約30N，即玻璃上升時系統(tǒng)阻力為30+33=63N，玻璃下降時的系統(tǒng)阻力為30-33=-3N;

②彈簧彈性系數(shù)K=5，上下兩彈簧的總剩余壓縮量為0.5～4mm，一端壓并時所需力值為F=KL=2.5～20N，故當(dāng)阻力始終大于20N時能保證—彈簧運行過程中被壓并，即玻璃上升時，一側(cè)彈簧是始終被壓并狀態(tài)，另一側(cè)彈簧伸長;

③由①②可知，下降時玻璃阻力小于彈簧壓并所需要的力，故玻璃在下降時，彈簧不會被壓并;而遇水后玻璃與呢槽及水切的靜摩擦力增大，下降時玻璃阻力較大，彈簧在啟動瞬間被壓縮，正常運行時阻力減小，彈簧伸長，如此反復(fù)，從而導(dǎo)致下降啟動瞬間出現(xiàn)抖動異響現(xiàn)象。另外，運行過程中阻力不均也可能出現(xiàn)彈簧反復(fù)伸縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致玻璃抖動。

4 避免玻璃下降抖動異響失效模式措施

基于對以上下降抖動異響問題的失效模式進(jìn)行排查，最終排查為彈簧剛度與系統(tǒng)阻力匹配問題導(dǎo)致，解決方案主要有以下兩方面：

①增大系統(tǒng)阻力，保證彈簧在下降瞬間及運行過程中時刻被壓并，不會往復(fù)伸縮。但系統(tǒng)阻力增大后，車窗關(guān)閉力及玻璃升降速度需重新計算，選定合適的電機(jī);

②減小彈簧壓并時所需的力值。即減小彈簧K值或減小剩余壓縮量L。減小剩余壓縮量L需考慮可裝配性，太小會導(dǎo)致總成裝配困難;減小彈簧K值要考慮增加彈簧總長，保證升降系統(tǒng)張緊力。

考慮到增加系統(tǒng)阻力會加劇密封件的磨損，同時玻璃升降器電機(jī)需重新選型計算，驗證周期較長，經(jīng)實驗驗證該項目最終整改措施為減小彈簧K值，同時增加彈簧總長度，保證升降器系統(tǒng)張緊力。

另外，基于理論分析及實車改制驗證，在系統(tǒng)設(shè)計時采用如下方案也能減輕甚至根除玻璃下降抖動現(xiàn)象：

①使用帶植絨的玻璃呢槽。植絨呢槽的絨毛能夠消除呢槽與玻璃接觸的水膜，降低濕態(tài)時呢槽與玻璃的靜摩擦力，從而減少靜摩擦力與動摩擦力的差值;

②玻璃升降器彈簧布置在電機(jī)座板上。當(dāng)玻璃升降器彈簧布置在滑塊上時，彈簧受到的力即為玻璃升降時的阻力;當(dāng)玻璃升降器彈簧布置在電機(jī)座板時，彈簧受到的力為玻璃升降的阻力+升降器內(nèi)阻，此種情況下玻璃升降時彈簧受力較大，易處于壓并狀態(tài)，不易發(fā)生抖動。

5 結(jié)論

本文主要根據(jù)眾泰某項目玻璃升降下降抖動異響現(xiàn)象，最終排查原因為：在玻璃升降器下降運行過程中，彈簧會反復(fù)伸縮，玻璃運行出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，并產(chǎn)生異響。本文最后總結(jié)改善措施為以下四項：（1）彈簧K值與系統(tǒng)阻力匹配;（2）彈簧長度優(yōu)化保證系統(tǒng)張緊力;（3）使用帶植絨的玻璃呢槽;（4）升降器彈簧布置在電機(jī)座板上。以上結(jié)論可為眾泰后續(xù)項目開發(fā)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱結(jié)平.現(xiàn)代轎車電動玻璃升降器研究與探討[J].汽車技術(shù)，（04）：13-15.

[2]趙紅杰.汽車玻璃升降器失效控制技術(shù)[J].北京汽車，2000（01）：4-10.

[3]黃金陵，汽車車身設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[4]王丹，陳積先，倪新宇，張華樹.車門電動玻璃升降失效原因分析及改進(jìn)[J].汽車與安全，2011（06）：56-59.

[5]張曉春.車門玻璃升降失效原因分析[D].大連：大連理工大學(xué)，2003.

[6]周大華.繩輪式玻璃升降器常見故障模式的探究與分析[J].科技傳播，2012（04）：120-121.

[7]周余瑾.汽車玻璃升降器設(shè)計研究[D].長沙：湖南大學(xué)，2011.

[8]方瑛，田永.汽車電動車窗防夾設(shè)計探究[J].汽車電器，2014（08）：12-15.

[9]王明珠，楊軍，趙望.A21車型電動玻璃升降器失效分析及整改措施汽車實用技術(shù)，2012（11）：77-78.

[10]秦偉昌.某型汽車電動玻璃升降器異響分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].汽車零部件，（10）：47-48.

[11]蔡基樓.矩形截面材料圓柱螺旋壓縮彈簧的計算[J].鍛壓機(jī)械，（03）：26-27.