一種新型汽車車門升降玻璃夾縫除塵裝置的設計

姜繼文，孟亞東，蔣繼偉

（1.天津職業(yè)技術師范大學，天津300222；2.安徽國防科技職業(yè)學院；3.安徽長樂新能源汽車有限公司，安徽 六安237011）

0 引言

隨著人們生活水平的日益提高，人們對汽車的安全性、耐用性和舒適性等使用性能要求越來越高。汽車車門玻璃升降器幾乎是車身附件中利用率最高的一種功能部件［1］，然而汽車車門升降玻璃與密封條的夾縫里經常會進入漂浮物、樹葉，卡入紙屑或灰塵顆粒等情況，導致玻璃升降器出現卡滯等故障，最終使得升降器中玻璃不能正常升降，影響駕乘人員的舒適性，降低車門玻璃升降器的耐用性。若能在窗機玻璃升降器裝置中引入一種除塵裝置，根據落入升降玻璃與密封條夾縫灰塵的顆粒大小，及時自動調節(jié)驅動風扇電機的速度，并將灰塵等臟物吹出，解決前述中玻璃升降器卡滯的故障，將提高乘車的舒適性和玻璃升降器的耐用性。

1 除塵裝置的總體設計方案

本文設計的一種新型汽車車門升降玻璃的夾縫除塵裝置集手動、自動操作，自動報警為一體，主要由感應檢測裝置、控制裝置、報警裝置、除塵裝置及驅動電機組成，采用傳感器技術、單片機技術、電機驅動技術于一體的閉環(huán)電路控制系統(tǒng)，實現玻璃夾縫除塵裝置的自動感應檢測和除塵處理控制。

除塵裝置硬件結構設計采用灰塵傳感器、壓力傳感器等感應檢測設備，采用51型單片機、除塵條刷、驅動電機、報警器等控制執(zhí)行機構實行自動調控。軟件設計采用模塊化設計方法實現信號的采集、傳輸、比較、控制［2］。系統(tǒng)總體設計框圖，如圖1所示。

圖1 除塵裝置的總體設計框圖

2 除塵裝置的結構設計

車門是車身的一個獨立總成，通常有殼體、附件和內外裝飾3部分構成。車門殼體的骨架部分包括內板、外板、窗框和加強板等［3］。殼體的內外板合成一個車門腔體，腔體內主要是滿足車門剛度和功能簡潔、外表美觀的加強板、車門閉鎖機構、窗機玻璃升降器等設施。本設計的除塵裝置主要部件安裝于車門腔體內，由除塵條刷、除塵傳感器、壓力傳感器、控制單元、除塵風扇及驅動電機和報警裝置構成，如圖2所示。

圖2 一種新型汽車車門升降玻璃的夾縫除塵裝置結構示意圖

除塵條刷布置于升降玻璃夾縫上端的窗框內壁上；除塵傳感器和壓力傳感器沿除塵條刷下方的窗框內壁均勻分布安裝，通過線束與控制單元相連；控制單元位于車門殼體的加強板上，采用51系列單片機，并通過線束與除塵風扇及驅動電機和報警裝置連接；風扇及驅動電機和報警裝置安裝在車門殼體內外板合成的腔體加強板上。整個除塵裝置在設計中，各部件之間的安裝位置和尺寸應符合車型的車門產品技術要求，以保證該裝置在運行過程工作可靠。

3 除塵裝置的控制電路設計

除塵裝置的控制系統(tǒng)以51系列的AT89C51型單片機為核心，對整個系統(tǒng)進行集中控制，同時具備感應檢測、控制處理、自動報警功能，如圖3所示。

系統(tǒng)中感應檢測裝置采用DSM501A灰塵傳感器和HM10高精度壓力傳感器。DSM501A灰塵傳感器是基于光散射原理的粒子計數灰塵傳感器［4］，采用PWM脈寬調制輸出方式，具有結構簡單、體積小、重量輕、易安裝特點；HM10高精度壓力傳感器介質兼容性好，可測量范圍：－0.1MPa～0～10kPa…70MPa，具有恒源供電、可靠性好、精度高特點。2種傳感器主要用于感應檢測落入玻璃夾縫中的灰塵顆粒及顆粒雜物產生的阻力。

圖3 除塵裝置的控制電路原理圖

控制單元采用AT89C51型單片機，AT89C51是一種64kB尋址空間的高效微控制處理器，具有運行穩(wěn)定、可靠性強、性價比高的特點。主要用于接受感應檢測裝置信號和控制除塵裝置工作。

除塵裝置中除塵條刷主要用于阻攔較大雜物，底座材質選用鍍鋅板，毛刷選用PP絲材質、長度10mm，鋼帶底設計厚2.5mm、側高3mm×3mm，條刷長度根據車門升降玻璃與密封條的夾縫邊緣長度適當調整。除塵裝置中驅動電機采用B2418M直流電機，通過接收AT89C51信號來調控除塵風扇的轉速。

報警裝置采用有源電磁式蜂鳴器，AT89C51對感應檢測裝置輸入的信號進行分析處理并關閉或觸發(fā)報警裝置。

本設計裝置中的除塵條刷可以阻攔一些較大的贓物進入升降玻璃的夾縫里，如漂浮物、紙屑、樹葉等雜物。對于較小的顆粒，落入夾縫內［5］，安裝在除塵條刷下方窗框內壁的DSM501A灰塵傳感器和HM10高精度壓力傳感器將車窗玻璃條縫內感知檢測到的灰塵顆粒和壓力轉化成電壓信號快速傳送給AT89C51單片機，AT89C51根據感應檢測裝置輸送的信號，內部進行運算、分析、處理后控制有源電磁式蜂鳴器發(fā)出報警信號，同時作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行元件B2418M直流電機，接收來自AT89C51單片機的控制信號，改變輸出電源的頻率控制驅動電機的轉速，使除塵風扇運轉，將灰塵顆粒等贓物從車窗玻璃的夾縫里吹出。

4 結語

本設計通過實際試用情況來看，設計成本低、結構簡單合理，可有效防止灰塵顆粒等雜物落入汽車車門升降玻璃的夾縫里，確保玻璃升降器和升降玻璃的正常運行。

［1］彭美青.基于車門系統(tǒng)的玻璃升降器結構研究與仿真［D］.長春：吉林大學，2011.

［2］祝彥杰，李政，花軍.基于PLC控制的氣力除塵裝置設計［J］.應用能源技術，2006（9）：38－41.

［3］吳興敏，王立剛.汽車車身結構［M］.北京：人民郵電出版社，2010.

［4］王嘯東.一種新型PM2.5檢測儀的設計［J］.電氣時代，2014（4）：82－84.

［5］姜繼文，向楠，黃道業(yè)，等.汽車門上容納升降玻璃的夾縫的除塵裝置：中國，CN201420049161.5［P］.2014－07－09.