发表时间：2018-12-21T09:37:40.973Z 来源：《电力设备》2018年第23期作者：王津刘猛
[导读] 摘要：近年来，我国的汽车行业有了飞速的发展，在汽车的结构中，车门玻璃是容易出现问题的部分。
（长城汽车股份有限公司河北保定 071000）
摘要：近年来，我国的汽车行业有了飞速的发展，在汽车的结构中，车门玻璃是容易出现问题的部分。文章主要针对玻璃下降出现的顿挫问题，对玻璃升降系统各部件进行排查分析，并最终确认升降器张紧弹簧余量和呢槽涂层干湿态摩擦系数差异过大是产生玻璃下降顿挫的主要原因，在对两者优化改进后，消除了玻璃下降顿挫的问题。
关键词：玻璃升降器；呢槽；下降顿挫；摩擦系数
引言
近年来，我国汽车行业发展迅速，汽车电子技术的发展更是突飞猛进，除了多媒体音响等车载娱乐系统迅速发展外，汽车基础的子系统，如车门、车灯、门窗玻璃的升降等的控制方式也由传统的、简单的、
硬线的控制方式逐步更改为使用各类控伟懦、继电器来实现控制。汽车车窗玻璃的升降系统是消费者使用车辆过程中使用频率非常高的零部件，其升降控制的易操作性、操作的可剿生和稳定性极大地影响消费者的用车体验。在汽车电子发展的过程中，其车窗玻璃的升降也经历由手摇式控制到电动式控制的转变。随着汽车的普及，消费者对汽车车窗玻璃的升降提出了更高的要求，要求其操作更便利，性能更高的要求，系统运行更可靠，故障率更低，所以对智能化的汽车车窗玻璃控制器的需求越来越大。鉴于此，文章就车窗玻璃的控制提出了新的方案。
1问题描述
某车型试验时，在干燥状态下，车门玻璃从顶部下降瞬间出现顿挫一下的现象，之后恢复正常，上升正常；在淋雨状态时，车门玻璃下降过程中会出现连续的玻璃顿挫现象。
2电动升降器性能试验
（1）工作电压检测。升降器分别接入11V、15V电压，各运行两个工作循环，观察其在该电压下应运行是否平稳，且不允许有异常噪声和卡滞现象。（2）电流检测。升降器在试验电压下，用电流传感器测量运行工作电流，然后将玻璃上升到上止档使电机堵转，测量其堵转电流。用同样的方法测量玻璃下降时的工作电流及堵转电流。升降器的工作电流应不大于15A，堵转电流不大于28A。（3）关闭力的检测。试验中，在试验电压下，使玻璃上升到接近上止档时在运行的反方向施加力阻止玻璃上升，
从而使电机堵转，用力传感器测量该力。关闭力测量装置由汽缸、导轨、力传感器、角度调整机构、丝杠举升机构等组成，转动丝杠举升机构的手轮将整个机构调整到合适高度，角度调整板通过腰槽孔将力传感器倾斜一定角度，确保力传感器在玻璃运动切线方向受力。力传感器输出5V电压信号。采用缸径×行程为Φ25×125mm的双作用汽缸。（4）运行速度。运行速度＝行程/运行时间，在室温环境下用绳索式位移传感器检测玻璃升降器的行程，运行时间由光电传感器检测。在玻璃行程上布置2～3个光纤传感器，用于玻璃运行时间检测。
3问题分析
3.1干燥状态时玻璃下降顿挫的原因分析
（1）玻璃下降瞬间受力分析。首先，我们对玻璃从上止点下降瞬间的受力情况进行分析。玻璃在上止点堵转后，向下的力为自身的重力，向上的力为呢槽和水切的静摩擦力和升降器向上的作用力。此时升降器滑块的上张紧弹簧处于完全压紧状态，下张紧弹簧处于自由状态。在下降瞬间，向上的力仅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。此时升降器电机转动将下张紧弹簧张紧，然后再带动滑块及玻璃向下运动。当玻璃脱离呢槽Roof段的瞬间，玻璃受到的阻力瞬间减小，玻璃加速运动，下张紧弹簧会伸张，而后在电机作用下再次压缩至稳态，玻璃下降速度趋于平稳。在下张紧弹簧伸张过程中，玻璃会经过一个加速→减速→再加速的过程，下张紧弹簧伸张的距
离和时间越小，减速过程越短，下降瞬间的顿挫幅度越小。（2）张紧弹簧状态确认。从玻璃受力分析可知，要想消除玻璃下降顿挫，可以通过提高弹簧的刚性和提高弹簧张紧度来实现。升降器张紧弹簧钢丝直径为1mm×1mm的矩形，将直径增加到1.2×1.2的矩形，效果不明显，主要是受尺寸限制，弹簧刚性增加有限。将弹簧张紧余量由8mm减小到3mm以内，玻璃下降瞬间顿挫故障消除，方案有效。
3.2淋雨状态时玻璃下降顿挫的原因分析
（1）车门钣金精度状态分析确认。汽车车门玻璃的升降过程主要是沿着车门前后两侧窗框和导槽进行的，当前后导槽、窗框的弧度与升降器的导轨弧度不匹配时，玻璃在升降过程中受到呢槽和内外水切Y向的挤压力（N1，N2，N3，N4）不断变化，可能会导致升降过程受力不均而产生顿挫。对影响升降系统的车门钣金进行了三坐标打点确认，车门钣金精度在公差要求范围内。将玻璃升降系统中的其它零件装配到主检具上进行同样的升降操作，故障再现，说明车门钣金精度不是玻璃下降顿挫的原因。（2）内、外水切状态分析确认。内、外水切对玻璃升降有影响的主要是断面的尺寸、唇边的压缩负荷及滑动摩擦系数。通过测试设备对其分别进行检测，均符合设计要求。在问题排查试验过程中，将内、外水切分别拆除进行玻璃升降试验，对试验结果基本无影响。由此可以判断，内、外水切不是影响玻璃下降顿挫的原因。（3）升降器状态分析确认。①升降器导轨精度。升降器导轨的弧度对玻璃升降的平稳性也存在较大影响。当升降器导轨弧度与车门导槽弧度偏差较大时，玻璃升降受到滑块的Y向挤压力会出现较大变化，摩擦力也会随之变化。对升降器导轨通过单件检具进行检测，导轨弧度满足
公差要求，可以判断升降器导轨精度偏差不是玻璃下降顿挫的原因。②升降器弹簧张紧余量。为保证升降器生产装配性，设计时升降器张紧弹簧会留有一定的余量，一般为3mm~5mm。实测故障件，张紧弹簧余量为8mm~10mm，将升降器张紧弹簧余量调整到3mm以内，发现干燥状态时玻璃下降顿挫问题消除，但淋雨状态时玻璃下降仍存在连续顿挫问题。将升降器张紧弹簧余量进一步减少到0，干燥、淋雨状态玻璃下降顿挫问题均未发生。由此可以判断，升降器张紧弹簧余量是影响玻璃下降顿挫的主要原因之一。（4）玻璃呢槽状态分析确认。将升降器张紧弹簧余量调整到3mm以内后，干态时玻璃下降正常，无顿挫；在呢槽上淋水后，玻璃下降出现连续顿挫现象，推断故障和呢槽表面在干湿态的摩擦系数差异有关。为证明这一点，选取另外一种干湿态摩擦系数差异较小的涂层进行验证，使用后干湿态均无玻璃下降顿挫现象。实验证明，呢槽涂层摩擦系数干湿态差异较大是玻璃淋雨下降连续顿挫的主要原因之一。
结语
综上所述，本文对汽车车门玻璃的升降系统的各个零件进行了有效的排查，发现玻璃下降顿挫主要与升降器张紧弹簧余量及呢槽涂层
摩擦系数有关，通过对这两个影响因素的调整优化，最终解决了玻璃下降顿挫的问题。玻璃升降器系统是车门上组成部件最多、构成最复杂、最容易出现问题的系统，系统中任一部件出现问题都可能导
致故障的发生。因此，确定升降系统的控制要点，做好质量一致性管控并努力达成才能避免故障的发生。
参考文献
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