繩輪式玻璃升降器常見故障模式的探究與分析

周大華

江淮汽車股份有限公司技術(shù)中心試驗部，安徽合肥 230601

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電動玻璃升降器越來越多的應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，而這其中繩輪式電動升降器占據(jù)著非常重要的市場。與傳統(tǒng)玻璃升降器相比，繩輪式電動升降器具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)、調(diào)節(jié)方便、遙控自如、噪音小等優(yōu)異性能。鑒于繩輪式玻璃升降器的優(yōu)異性能，它已被越來越多的高檔車所應(yīng)用。

1 繩輪式電動升降器原理及結(jié)構(gòu)

常見的電動玻璃升降器主要由電機(jī)、機(jī)械升降機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。

繩輪式電動玻璃升降器是指由直流電機(jī)驅(qū)動，通過卷絲筒、繩索等轉(zhuǎn)動，使車窗玻璃上升或下降到需要位置的一種裝置，通常分為單導(dǎo)軌式和雙導(dǎo)軌式。以某車型位列，其結(jié)構(gòu)如圖1：

圖1

升降器的導(dǎo)軌總成1通過上下部分的安裝支架分別固定在門內(nèi)鈑金上，卷絲機(jī)構(gòu)4 連同電機(jī)5 也固定在車門內(nèi)鈑金上，車窗玻璃通過螺釘固定在滑塊2 上，電機(jī)接受控制系統(tǒng)傳遞的信號做正反轉(zhuǎn)，使卷絲機(jī)構(gòu)中絲筒旋轉(zhuǎn)，收縮或放長拉絲3，促使滑塊沿升降器導(dǎo)軌上下運(yùn)動，從而帶動車窗玻璃沿門框?qū)к壣舷逻\(yùn)動。

2 幾種常見的故障模式

1）玻璃卡滯；

2）玻璃運(yùn)行過程中伴隨各種情況的異響；

3）玻璃上升速度或下降速度過快，過慢或抖動現(xiàn)象；

4）玻璃運(yùn)行過程中造成門框膠條、內(nèi)外劈水條、呢槽磨損及變形。

3 故障因素及分析

3.1 玻璃固定滑塊的影響

開發(fā)時由于要考慮到升降器系統(tǒng)各個部件的匹配性，滑塊與升降器導(dǎo)軌之間通常會留有很小的活動間隙，這樣滑塊在運(yùn)動時可以通過微調(diào)自身與導(dǎo)軌間間隙來減小車窗玻璃運(yùn)動時的阻力?；瑝K自身有一定的自由度，但其與導(dǎo)軌之間的活動間隙也不能過大，否則在升降器啟動的瞬間或堵轉(zhuǎn)時滑塊會發(fā)生左右晃動，造成固定在滑塊上的車窗玻璃跟著晃動。在抽取了市場上某車型輪廓后，作圖2，圖中，a-b的間接一般為0.2mm。當(dāng)a-b值偏大會時，升降器啟動瞬間和堵轉(zhuǎn)時往往伴有沖擊異響。

圖2

3.2 玻璃弧面的因素

玻璃X 軸方向的球面和外劈水條的配合間隙過緊，使車窗玻璃在上升和下降時，外劈水條對它的作用阻力過大，造成玻璃升降速度緩慢，嚴(yán)重時玻璃會卡滯停在某個位置。

X 軸方向的球面和外劈水條的配合間隙如果過大，外劈水條無法起防水、防塵作用，同時玻璃在升降過程中會出現(xiàn)晃動現(xiàn)象。

3.3 玻璃導(dǎo)向槽的影響

3.3.1 導(dǎo)向槽與升降器導(dǎo)軌弧度的匹配一致性

試驗時發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于工裝、焊裝等因素的影響，導(dǎo)向槽往往會出現(xiàn)的偏面的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的發(fā)生對于整個車門系統(tǒng)來說是致命的。因車窗玻璃的運(yùn)動方向還是它的設(shè)計方向，但導(dǎo)向槽發(fā)生偏面后，會和車窗玻璃發(fā)生擠壓，在Y軸方向上給予車窗玻璃一個壓力F，并最終會形成Z 軸方向磨擦力，從而影響玻璃在導(dǎo)軌中的順利地升降。

3.3.2 前后導(dǎo)向槽安裝支架的影響

在研究該問題時，我們作了大量的分析對比試驗，由于過程比較復(fù)雜，我們借助了三坐標(biāo)測量儀，對車門焊接尺寸做了全面系統(tǒng)的測量。

下面以市場上某款車型為列，該款車型前導(dǎo)向槽在與車門系統(tǒng)匹配的過程中，出現(xiàn)了前導(dǎo)向槽的空間位置在焊裝后無法穩(wěn)定的情況，最終顯現(xiàn)的故障模式為玻璃在上下端升降速度不一致，嚴(yán)重時出現(xiàn)了卡滯現(xiàn)象。在分析問題癥結(jié)所在之后，我們作圖c，并取其B-B截面得圖d，車窗玻璃在導(dǎo)向槽的上段和下段與導(dǎo)軌面的距離Z值不一致且很小，一度出現(xiàn)Z≤2mm 的情況。這時玻璃在X方向就會給了導(dǎo)向槽壓力F1，這種情況是絕對不允許出現(xiàn)的。這就要求在車門沖焊過程中，各焊接位置尺寸得到精確控制，否則會造成升降系統(tǒng)的故障，且很難發(fā)現(xiàn)造成故障的原因。

圖3

圖4 導(dǎo)軌及相關(guān)部分截面

3.3.3 導(dǎo)向槽自身截面的一致性

在導(dǎo)向槽和呢槽的截面圖圖d中，A的尺寸需要嚴(yán)格控制。汽車車窗玻璃的厚度在一般的情況下都3.2mm（也有3.5mm的），呢槽安裝在導(dǎo)向槽中。玻璃在沿著升降器導(dǎo)軌的運(yùn)動過程中，它與呢槽的間隙應(yīng)是均勻的，且有一定的活動量（圖d中X 值），一般設(shè)計值為2±0.5mm。如果導(dǎo)向槽截面在由于不確定因素，減小1mm～2mm，整個環(huán)境體現(xiàn)出來的就是在橫向方向上呢槽對玻璃的壓力F2 增大，玻璃摩擦的呢槽，嚴(yán)重時會導(dǎo)致玻璃卡滯。故導(dǎo)向槽的自身的截面尺寸必須嚴(yán)格控制，否則極易出現(xiàn)部分區(qū)域阻力大，部分區(qū)域阻力小，玻璃在升降過程中出現(xiàn)抖動或卡滯現(xiàn)象。

由于導(dǎo)向槽截面一致性差造成的玻璃升降抖動問題，在維修時一般很難判定，肉眼上很難觀察出導(dǎo)向槽尺寸的細(xì)微變化，它需要對照圖紙對導(dǎo)向槽尺寸進(jìn)行很細(xì)致精確的測量。

3.4 呢槽和內(nèi)外劈水條的影響

呢槽安裝在車門玻璃和門框上的支撐金屬件之間，其斷面為U型，車門玻璃插于U型呢槽內(nèi)，支撐金屬件半包于U型呢槽外。呢槽和內(nèi)外劈水條的主要作用是在玻璃和車門之間密封，起防雨、防塵、隔音等作用，同時使玻璃和車門鈑金件之間由硬接觸變?yōu)檐浗佑|，有效減緩玻璃和導(dǎo)向槽的作用力。呢槽的主要材質(zhì)為EPDM，硬度通常在70A～80A，而劈水條一般多為軟質(zhì)PVC（聚氯乙烯）和鋼帶擠出成型，表面為植絨處理。呢槽和玻璃接觸面部分的表面處理結(jié)果直接影響到玻璃升降的阻力，即圖d中的F2，故一定要嚴(yán)格要求。

其次呢槽的截面尺寸也會造成升降器系統(tǒng)故障，最常見的問題就是玻璃升降緩慢，主要原因呢槽截面尺寸偏小，導(dǎo)致圖d中的F2增大。其實(shí)呢槽的截面尺寸與圖d中的尺寸A 關(guān)系是一致的：A 值小，截面尺寸?。籄 值大，截面尺寸可以大。

3.5 車門的影響

玻璃升降器的導(dǎo)軌安裝孔通常要求在X 軸方向應(yīng)是腰形孔，使導(dǎo)軌在內(nèi)板上可以調(diào)節(jié)，以彌補(bǔ)前后導(dǎo)向槽在焊接或總裝時造成的位置偏差。如果玻璃在升降器起動時向前傾斜，則下方導(dǎo)軌安裝支架向-X 軸方向調(diào)整；如果玻璃上升時上端部分前傾，則上方導(dǎo)軌安裝支架后調(diào)。

內(nèi)板的孔位同時也決定了后導(dǎo)向槽的安裝位置，如果在車門內(nèi)板已穩(wěn)定、定型的情況下，而后導(dǎo)向槽的空間位置不理想，可以通過調(diào)整導(dǎo)向槽的安裝支架來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的和諧匹配。其實(shí)，車門對升降器系統(tǒng)的影響主要是導(dǎo)致升降系統(tǒng)的弧度匹配不一致，車窗玻璃偏離了設(shè)計的軌道。

3.6 升降器電機(jī)自身因素

在以往的開發(fā)試驗過程中，我們發(fā)現(xiàn)升降器自身的因素也有很多。如滑塊自身的強(qiáng)度，在發(fā)現(xiàn)的很多類市場問題中，造成升降器玻璃無法升起的一個重要原因就是滑塊與玻璃固定連接處破碎，玻璃脫離了升降器系統(tǒng)，失去動力。

其次，電機(jī)因素也是影響升降器正常工作的一個重要?dú)⑹?，而電機(jī)故障中大概有40%是由于電機(jī)的密封性差造成的，其中也有電機(jī)內(nèi)部燒蝕，定子掃堂，虛焊脫焊，線路接觸不良等因素。大部分此類故障在跟換了升降器電機(jī)之后問題就會得到解決。

最后一類故障就是升降器滑繩斷裂，由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，滑繩的可靠性得到了很大的提高，故此類市場故障極少發(fā)生，但也存在，這個時候只能跟換升降器總成本身了。

4 結(jié)論

本文對開發(fā)過程中和市場反饋回來的繩輪式玻璃升降器各種故障模式進(jìn)行了深入的理論分析，通過總結(jié)歸納，為解決各類故障提供了分析問題的依據(jù)，同時部分理論也能應(yīng)用到其它類型的玻璃升降器故障分析上。

[1]朱志林，周增華.電動玻璃升降器失效原因分析及改進(jìn)措施[J].中國科技信息，2005(12).

[2]趙紅杰.汽車玻璃升降器失效控制技術(shù)[J].北京汽車，2000(1).