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汽车玻璃升降机构的设计研究.doc

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汽车玻璃 升降 机构 设计 研究
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汽车玻璃升降机构的设计研究 2011-01-04 08:54:39 作者:撰文/中国汽车技术研究中心 陈敏 武和霞 杜 志彬 来源: 文字大小:[大][中][小] 玻 璃升 降机 构是 汽 车车门 系统 的重 要组 成部 分,随 着人 们对 汽车 舒适 性、安 全性 要 求的提 高, 对玻 璃升 降机 构的使 用问 题也 越来 越重 视。 针 对不 同类 型的 车身 造型以 及车 门开 缝线的 不同 ,车 门玻 璃的 升降要 求也 有所 不同 。 基 于驾 驶员 的操作 要求 及副 驾驶 座位乘 员的 乘坐 频率 和舒适 性要 求, 前排 车门玻 璃一 般要 求玻 璃升降 行程 较大 ,玻 璃要求 能下 降到 车门 水切条 以下 位置 。由 于车身 轴距 不同 ,后 门开缝 线为 避让 后轮 腔的空 间, 其弧 度及 曲线随 车身 轴距 变化 较大。 长轴 距车 身后 门所占 轮腔 较小 ,基 本可实 现全 部下 降或 外露20mm~40mm , 同 时可 以 通过后 三角 窗造 型进 行优 化。 短 轴距 车型 后门 所占 轮腔较 大, 后 门玻璃 受轮 腔限 制 , 很 多 车型都 外 露 较高 , 甚至 大 于 100mm 。 基 于车 身造 型 要求 , 为 实现 玻 璃的升 降功 能, 要充 分考 虑到车 门升 降器 型式 、行 程和玻 璃开 缝分 块设 计。 升降器结构选择 由 于玻 璃的 弧度 不 同,玻 璃升 降的 轨迹 也有 所不同 ,根 据玻 璃特 点选 择合适 的升 降 器结构 是设 计的 关键 。弧 度大的 玻璃 表面 ,运 动轨 迹基于 一个 大的 弧面(圆 柱 或圆环 或椭 球 面)。 玻璃 在升 降过 程中 , 玻璃上 的点 在车 身侧 向(Y 向)位 移较 大。 弧度 小的 玻 璃表面 ,运 动轨迹 基于 一个 半径 很大 的圆柱 面甚 至平 面 , 玻 璃 升降过 程中 玻璃 上的 点在 车身侧 向(Y 向) 位移较 小。 车门 表面 及内 饰表面 决定 车门 厚度 , 也 决定了 升降 器的 安装 和运 动空间 。 玻 璃升 降机 构从 其 结构特 点上 , 大 致可 分为 三类: 绳轮 式、 叉臂 式、 软轴式 。 其 中, 单滑道 绳轮 式结 构和 交叉 臂式结 构是 两种 常用 的玻 璃升降 机构 。 绳 轮式 玻璃 升降 器 由滑轮 、钢 丝绳 、张 力器 、张力 滑轮 等组 成。 它通 过驱动 电机 拉 钢丝绳 来控 制门 窗玻 璃的 升降 , 电 机的 输出部 分是 一个塑 料绳 轮 , 绳轮 上绕 上钢丝 绳 , 钢 丝 绳上装 有滑 块, 电机 驱动 绳轮, 带动 钢丝 绳卷 绕, 钢丝绳 上的 滑块 带动 玻璃 , 使之 沿导 轨作 上下运 动。 交 叉臂 式玻 璃升 降 器主要 由扇 形齿 板、 玻璃 导轨及 调节 器等 组成 。 它 的工作 原理 是: 扇形齿 板利 用驱 动电 机的 棘轮进 行转 动, 从而 带 动X 臂运 动, 使玻 璃沿 导轨 作上下 移动 。 设 计中 采用 交叉 臂 式机构 还是 绳轮 式机 构是 由玻璃 曲率 、升 降空 间、 制造精 度及 成 本控制 等因 素决 定的 。 设计要点 玻 璃升 降机 构是汽 车电 动门 窗的 核心元 件, 主要 由摇 窗电机 和机 械升 降机 构两大 部分 组成 。它 的工作 原理 是: 通过 摇窗电 机的 输出 轴驱 动一套 传动 机构 ,使 电机圆 周运 动变 为沿 着导轨 的上 下运 动, 通过开 关的 控制 可做 正转和 反转 ,从 而实 现车门 玻璃 上升 或下 降。其 中电 机一 般采 用可逆 性永 磁直 流电 机,内 有两 组绕 向不 同的磁 场线 圈, 由双 联开关 按钮 控制 。带 有防夹 功能 的升 降器 一般由 车门 控制 模块 控制, 采集 车窗 上升 过程中 的阻 力信 号变 化,一 旦阻 力超 过设 定值, 模块 将处 理信 息,使 电机 反转 ,实 现防夹 ,保 护乘 员安 全。 从 车门 系统 布置 角 度来考 虑升 降系 统的 布置 与设计 ,关 注更 多的 是玻 璃升降 机构 与 车门钣 金、 相关 附件 的位 置关系 。 充 分考 虑影 响玻 璃 升降的 因素 ,以 便作 出正 确设计 。在 设计 过程 中要 充分考 虑以 下 条件:1) 车 门弧 度、 玻璃 导槽弧 度、 玻璃 弧度 、 玻 璃升降 器的 运动 弧度 是否 统一。 任一 弧度 不同会 增加 玻璃 的上 升阻 力, 导致 玻璃 升降不 顺畅 , 甚 至影 响整 个玻璃 的运 动轨迹 ;2) 注意 玻璃泥 槽摩 擦系 数, 导槽 结构与 玻璃 贴合 处间 隙是 否合理 。 玻 璃与 泥槽 根部 间隙一 般保 持在2mm 左 右;3) 注意 内外 切水 条植绒 质量 。 质 量差 的水 条植绒 面会 增大 玻璃 与植 绒面的 摩擦 系 数, 从而 加大 玻璃升 降过 程中的 阻力;4) 考虑 车门 内外护 板对 玻璃 作用 力问 题。 车门 内外 护 板对玻 璃的 作用 力不 能太 大, 以免 影响 活动顺 畅性 , 导 致阻 滞;5) 设 计过 程 中要注 意进 行干 涉检查 。 利 用三 维软 件对 玻璃升 降机 构及 其相 关装 配零件 进行 安装 检查 , 并 使用模 拟运 动分 析模块 进行 动态 分析 , 从 而发现 问题 并进 行修 改;6) 验证 门内 板上 所开 安装 孔 是否利 于升 降 器安装 。 技术发展趋势 现 代轿 车门 窗玻璃 升降 基本 已经 抛弃了 摇把 式手 动升 降方式 ,普 遍采 用按 钮式电 动升 降方 式。 当前我 国电 动玻 璃升 降器发 展很 快, 其使 用方便 、安 全、 舒适 的特点 已被 越来 越多 人接受 。而 随着 人们 对舒适 性、 安全 性要 求的提 高, 电动 玻璃 升降器 呈现 智能 化、 模块化 发展 趋势 。 为 了使 电动 玻璃 升 降器保 持强 劲动 力, 又防 止在使 用过 程中 出现 不小 心被夹 住的 不 安全因 素, 目前 的电 动玻 璃升降 器已 具有 一定 智能 性, 它 能使 玻璃 在上 升过 程中碰 到一 定阻 力时 , 立 即停 止上升 并下 降, 以防 止乘 客肢体 不小 心被夹 住的 小概 率事 件, 这就是 电动 防 夹 玻璃升 降器 。 这一功 能已 普遍在 高档 轿车 上使 用, 也逐渐 被更 多中 低档 车所 采用 , 成 为未 来 玻璃升 降器 发展 的趋 势。 另 一发 展趋 势就 是 模块化 。在 国际 汽车 工业 发展过 程中 ,为 了更 好地 迎合顾 客个 性 化要求 , 降 低产 品成 本, 提高汽 车质 量, 整车 企业 逐渐将 自制 件压 缩, 并尽 量减少 自身 工作 量, 将大 量精 力都投 放在 新车型 开发 上 , 因此 提出 了模块 供货 的要 求: 即将 原来直 接由 各 供 应商提 供单 个零 件 , 整 车企 业在生 产线 上组 装的 生产 模式逐 步转 变为 由一 级供 应商承 担模 块 供货 , 整 车企 业仅做 模块 组装的 生产 模式 。 这 样可 以大大 压缩 整车 企业 的工 作时间 , 加快 汽 车更新 换代 的速 度, 在提 高产品 质量 和可 靠性 的同 时也降 低了 生产 成本 。
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