摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，汽車(chē)成為人們交通出行必不可少的工具，電動(dòng)玻璃升降器作為汽車(chē)車(chē)門(mén)系統(tǒng)中使用頻繁的重要配件之一，能夠保證玻璃的平穩(wěn)升降，并且停留在乘客需要的任意位置。本文簡(jiǎn)單介紹了玻璃升降器的分類(lèi)，并以繩輪式電動(dòng)玻璃升降器為研究對(duì)象，闡述了其設(shè)計(jì)流程，為構(gòu)建三維模型及仿真提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)電動(dòng)玻璃;繩輪式;升降器

1 引言

玻璃升降器是車(chē)門(mén)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，保證車(chē)門(mén)的玻璃能夠根據(jù)司機(jī)和乘客的需求自由調(diào)整。玻璃升降器的操縱性能直接影響到駕乘體驗(yàn)，是衡量汽車(chē)性能的重要指標(biāo)之一。玻璃升降器安裝位置較窄，難以對(duì)其維護(hù)維修，而且使用頻率較高，是汽車(chē)中易發(fā)生故障的部件之一[1]。本文通過(guò)對(duì)玻璃升降器的研究，介紹了目前市場(chǎng)中主流玻璃升降器的分類(lèi)及其工作原理，針對(duì)性能良好的繩輪式電動(dòng)玻璃升降器，闡述了其設(shè)計(jì)規(guī)程，為后續(xù)三維模型的構(gòu)建和仿真提供了一定的理論支撐。

2 玻璃升降器的分類(lèi)

玻璃升降器可分為手動(dòng)和電動(dòng)兩大類(lèi)。因?yàn)殡妱?dòng)玻璃升降器調(diào)節(jié)便捷、運(yùn)行穩(wěn)定、安全系數(shù)較高，所以占據(jù)了絕大多數(shù)的市場(chǎng)份額，手動(dòng)玻璃升降器逐漸面臨淘汰。

目前，電動(dòng)玻璃升降器主要分為臂式玻璃升降器、繩輪式玻璃升降器、軟軸式玻璃升降器三大類(lèi)[2]。

（1）臂式玻璃升降器。臂式玻璃升降器主要由電機(jī)及其座板、扇形齒板、叉臂、玻璃夾、導(dǎo)軌、齒輪等組成。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸驅(qū)動(dòng)小齒輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)扇形齒板轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)叉臂旋轉(zhuǎn)，叉臂帶動(dòng)導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌上固定安裝的玻璃也隨之運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了玻璃升降的目的。

（2）繩輪式玻璃升降器。繩輪式玻璃升降器主要由電機(jī)及其座板、繞絲機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌、繩索結(jié)構(gòu)、滑動(dòng)支座等組成。

當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸帶動(dòng)繞絲輪旋轉(zhuǎn)，繞絲輪拉動(dòng)繩索機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)與繩索機(jī)構(gòu)相連的滑動(dòng)支座沿導(dǎo)軌上下運(yùn)動(dòng)，滑動(dòng)支座上固定安裝的玻璃也隨之運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了玻璃升降的目的[3]。

（3）軟軸式玻璃升降器。軟軸式玻璃升降器主要由電機(jī)、減速器、軟軸、軟軸導(dǎo)向管和滑動(dòng)支座等組成。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸帶動(dòng)軟軸在軟軸導(dǎo)向管內(nèi)移動(dòng)，從而帶動(dòng)滑動(dòng)支座沿著支架機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)，支座上固定安裝的玻璃也隨之運(yùn)動(dòng)，達(dá)到了玻璃升降的目的[4]。

3 玻璃升降器的設(shè)計(jì)

本章以繩輪式電動(dòng)玻璃升降器為研究對(duì)象，闡述了其設(shè)計(jì)規(guī)程。

（1）升降器外部設(shè)計(jì)。升降器的外部設(shè)計(jì)與車(chē)門(mén)系統(tǒng)息息相關(guān)，其中最為關(guān)鍵的是升降器與車(chē)門(mén)內(nèi)板和車(chē)門(mén)玻璃間的配合，在設(shè)計(jì)中需要保證部件間沒(méi)有干涉和較大的作用力。

1）玻璃升降器與車(chē)門(mén)內(nèi)板。通常電機(jī)座板、上、下兩個(gè)支架安裝在車(chē)門(mén)內(nèi)板上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要確定以上零部件的二維安裝位置，然后通過(guò)三維模型仿真保證其安裝高度，同時(shí)保證不出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。

2）玻璃升降器與車(chē)門(mén)玻璃。在設(shè)計(jì)中保證升降器導(dǎo)軌曲率與車(chē)門(mén)玻璃曲率的一致性，才能保證車(chē)門(mén)玻璃在上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能夠穩(wěn)定運(yùn)行，受力均勻，不會(huì)發(fā)生較大幅度的擺動(dòng)或者玻璃升降時(shí)摩擦阻力較大等現(xiàn)象[5]。

（2）升降器內(nèi)部設(shè)計(jì)。升降器的內(nèi)部設(shè)計(jì)主要包括導(dǎo)軌空間位置、導(dǎo)軌曲率、導(dǎo)軌長(zhǎng)度、導(dǎo)軌支架、電機(jī)座板、電機(jī)、繞絲機(jī)構(gòu)、鋼絲繩等的設(shè)計(jì)。

1）導(dǎo)軌空間位置的設(shè)計(jì)。確定導(dǎo)軌的空間位置包括確定導(dǎo)軌中心線(xiàn)在玻璃面上的投影位置和導(dǎo)軌中心線(xiàn)距離玻璃面的高度。

確定導(dǎo)軌中心線(xiàn)在玻璃面上的投影位置時(shí)需要盡量保證導(dǎo)軌位于車(chē)門(mén)內(nèi)板上安裝位置的正上方，同時(shí)需要盡量保證導(dǎo)軌的中心線(xiàn)通過(guò)車(chē)門(mén)玻璃的質(zhì)心。

確定導(dǎo)軌中心線(xiàn)距離玻璃面的高度時(shí)通常使導(dǎo)軌上、下兩面分別到車(chē)門(mén)內(nèi)板和玻璃下表面的垂直距離為12.5±2.5 mm。

2）導(dǎo)軌曲率的設(shè)計(jì)。升降器導(dǎo)軌的曲率取決于車(chē)門(mén)玻璃的曲率。通常利用車(chē)門(mén)玻璃造型數(shù)據(jù)通過(guò)方程法計(jì)算或者利用車(chē)門(mén)玻璃的三維數(shù)模通過(guò)幾何法計(jì)算。

3）導(dǎo)軌長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)。導(dǎo)軌長(zhǎng)度的涉及通常按照以下步驟完成：①確定車(chē)門(mén)玻璃行程，導(dǎo)軌長(zhǎng)度必須大于這個(gè)行程;②導(dǎo)軌長(zhǎng)度要滿(mǎn)足滑板、滑輪架、滑繩架等零部件的安裝要求;③留有一定的余量。

4）導(dǎo)軌支架的設(shè)計(jì)。導(dǎo)軌支架包與導(dǎo)軌直接配合，主要用于支撐導(dǎo)軌。在設(shè)計(jì)中需要注意以下兩個(gè)方面：①支架與車(chē)門(mén)內(nèi)板配合的部位，主要由車(chē)門(mén)內(nèi)板的安裝位置確定，保證穩(wěn)定的支撐導(dǎo)軌;②支架支撐部位，主要由導(dǎo)軌的空間位置確定，即高度位置。

5）電機(jī)座板的設(shè)計(jì)。電機(jī)座板通過(guò)螺柱安裝于車(chē)門(mén)內(nèi)板上，座板上固定有電機(jī)和繞絲盒。電機(jī)座板的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中需要注意以下三個(gè)方面：①保證座板不與其他部件發(fā)生干涉;②外形滿(mǎn)足安裝孔的定位和起到支撐作用;③保持與滑輪架和滑繩架同高，減少額外的作用力。

6）繞絲機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。繞絲機(jī)構(gòu)包括繞絲輪、繞絲盒等，其中繞絲盒用于固定繞絲輪。設(shè)計(jì)中需要保證以下三個(gè)方面：①繞絲輪的安裝，不能與其他部件干涉;②繞絲盒的安裝，不能與其他部件干涉;③繞絲盒的側(cè)面開(kāi)口角度應(yīng)與滑繩架和滑輪架的安裝角度匹配[6]。

7）鋼絲繩的設(shè)計(jì)。升降器運(yùn)行時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)繞絲輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)，滑板在鋼絲繩的拉力作用下完成升降運(yùn)動(dòng)[7]。在設(shè)計(jì)中需要注意以下四個(gè)方面：①出線(xiàn)角度合適;②保證鋼絲繩垂直于出線(xiàn)處的平面;③鋼絲繩與繞絲輪相切;④其他零部件不發(fā)生干涉。

4 總結(jié)

本文同時(shí)針對(duì)繩輪式電動(dòng)玻璃升降器分析了零部件的作用，確定相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)程，為后續(xù)完善設(shè)計(jì)和三維建模及仿真打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張慧.汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2017.

[2]田澤彪.汽車(chē)電動(dòng)玻璃升降器設(shè)計(jì)[D].湖南大學(xué)，2017.

[3]張世中，路向前，蘭天亮.淺議電動(dòng)玻璃升降器的設(shè)計(jì)及布置[J].價(jià)值工程，2015，34（14）：79-82.

[4]秦偉昌.繩輪式轎車(chē)電動(dòng)玻璃升降器機(jī)構(gòu)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].北京汽車(chē)，2013（06）：27-31.

[5]吳世洋.電動(dòng)玻璃升降器快速開(kāi)發(fā)系統(tǒng)研究[D].武漢理工大學(xué)，2013.

[6]韓杰. 繩輪式電動(dòng)汽車(chē)玻璃升降器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D].山東大學(xué)，2012.

[7]曹云翔.電動(dòng)玻璃升降器及其發(fā)展概況[J].汽車(chē)電器，2001（04）：3-6.

作者簡(jiǎn)介：肖軍（1984-），男，河南人，本科，從事汽車(chē)玻璃升降器、門(mén)模板、拉索生產(chǎn)工作。