叉臂式汽車玻璃升降系統(tǒng)研究

摘 要：汽車玻璃升降系統(tǒng)問題很多，例如：升降器變形、玻璃呢槽磨損、升降器電機燒蝕，最終導致汽車玻璃無法正常升降，影響坐乘人員舒適性。主要針對叉臂式汽車玻璃升降器的主要影響因素進行闡述。

關(guān)鍵詞：叉臂式玻璃升降器 受力分析 影響因素

中圖分類號：U463 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）010-064-02

1 故障現(xiàn)象

車門玻璃升降器在使用升降過程中，玻璃無法正常升降，出現(xiàn)抖動、傾斜或卡滯等故障現(xiàn)象。經(jīng)過拆除車門內(nèi)飾板查看，玻璃升降器出現(xiàn)變形、玻璃呢槽斷面存在磨損現(xiàn)象，但升降器電機工作正常。初步判定造成問題發(fā)生的主要原因是由于玻璃呢槽異常磨損造成玻璃升降系統(tǒng)阻力增大，導致升降器變形、車門玻璃無法正常升降。

2 玻璃升降系統(tǒng)X向配合分析

車門玻璃在車門導軌中的X向間隙，是影響升降系統(tǒng)阻力的一個主要因素，此間隙如果過小，則呢槽對玻璃的作用力大，升降阻力增大；但此間隙值也不宜過大，如果過大可能會影響車門玻璃的密封性能。一般車門玻璃X向曠動量在2-3mm（此值為建議值）。

車門玻璃X向曠動量（D）：

3 玻璃升降系統(tǒng)的Y向受力分析

車門導軌運行時，叉臂Y向變形量。

受力大小值指升降器主動臂在相應變形量時所需要的力值。該力值就是升降器帶動玻璃作用至玻璃導軌及玻璃呢槽的作用力。此作用力的大小直接影響呢槽的使用壽命。

玻璃升降器在運行過程中如果沒有玻璃導軌對玻璃的作用，它的運行軌跡是垂直的，也就是說，升降器的運行沒有任何阻力（除系統(tǒng)內(nèi)部阻力，暫不考慮），此時的升降器使用是最理想狀態(tài)，而且如果導軌也是垂直的話，玻璃對呢槽的作用力也會很小。這是升降系統(tǒng)的系統(tǒng)阻力也是最小的。

按照圖2的受力圖和測量值來看，升降器在Y向的變形量最大在13mm（不考慮公差）此時導軌所承擔的作用力在43.5N。所采集的8個測試點中只有7、8兩點，升降器對導軌的作用力在10N以下。也就是說只有在7、8兩個點玻璃呢槽的受力是最理想狀態(tài)，因為，呢槽磨耗實驗的標準受力值就是10N。

因此，玻璃對呢槽的作用力是對玻璃升降系統(tǒng)壽命影響的主要因素。作用力越小，升降系統(tǒng)的使用壽命越長。

4 升降器本身的受力分析

4.1 升降器的Y向強度

對玻璃升降器的主動臂和從動臂按照圖示選取測量點，點的間距可以結(jié)合升降器臂的長度進行選取。選取完畢后，在升降臂的端部施加90N的力進行測量（如圖3），施力點為升降器端部，相對位移量如表2所示，分析結(jié)果如下：

由此可以說明，升降器力臂的強度很大，相對的硬度大但是韌性較弱。因此，當玻璃隨著車門導軌的軌跡運行過程中對呢槽的作用力大，導致呢槽易磨損，影響升降器的使用壽命。

一般來說，對主動臂所施加的力值，一般選取升降器系統(tǒng)所設(shè)計的系統(tǒng)阻力值，Y向變形量一般為升降器在運行過程中的最大變形量。

4.2 升降器的Z向強度（圖4）

玻璃升降器主動臂和從動臂Z向受力情況，在系統(tǒng)力學分析中也是不能忽略的因素之一。

升降器所承受的Z向的力值F1（如圖4所示），照本身材料的性能和升降器的結(jié)構(gòu)進行確定，一般情況下，升降器所承受的力值F1測試方法如下：向升降器的玻璃安裝滑軌持續(xù)的施加作用力，直至升降器主動臂或從動臂產(chǎn)生變形，記錄數(shù)值。

通過CAE分析，測試交叉臂出受力的集中點以及集中點所承受的力值，所施加的力F2，依據(jù)受力分析原理，一般按照F2=1/2F1的數(shù)值進行測量。如果測試出的力值大于所選取材料的受力變形值，那么交叉臂的結(jié)構(gòu)就存在問題或者是所選取的材料本身不能滿足升降系統(tǒng)阻力的要求。

由此可見，玻璃升降器本身的材質(zhì)也是升降器使用壽命的主要影響因素。并不是升降器的強度越高就不易損壞，使用壽命就長，需要綜合考慮升降器的材質(zhì)、受力和變形量。

5 結(jié)束語

在汽車玻璃升降器系統(tǒng)匹配過程中，首先考慮玻璃寬度與車門導軌的配合關(guān)系，再去測量升降器的受力狀態(tài)，從而再分析升降器在Y向的受力狀態(tài)和受力分析，來確定升降器本身是否滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求。通過以上的匹配分析玻璃升降器的使用壽命就會延長。