汽車車窗玻璃升降防夾失效模式解析

祝彪 張小萍

重慶海德世拉索系統(tǒng)（集團(tuán)）有限公司 重慶 401120

隨著現(xiàn)代汽車電子技術(shù)的進(jìn)步，汽車中的傳統(tǒng)零件和組件也朝著機(jī)電一體化的方向發(fā)展。配備電動(dòng)車窗的車輛已經(jīng)成為主要汽車制造商的默認(rèn)基本配置，而電動(dòng)車窗則存在許多安全問題，例如兒童的手，并且車內(nèi)的乘客的手臂，頭部和頸部都存在問題。當(dāng)人們意識(shí)到這個(gè)問題后，開發(fā)了一種電動(dòng)車窗防夾系統(tǒng)。防夾系統(tǒng)是電動(dòng)車窗的一部分，在上升過程中夾在物體或人的一部分上，并且在達(dá)到一定強(qiáng)度后，電動(dòng)窗停止工作或自行下降。但是，該系統(tǒng)并未安裝在所有帶電動(dòng)車窗的車輛上，而是僅安裝在配置較高的車輛上[1]。

1 汽車電動(dòng)車窗的組成及控制原理

所謂電動(dòng)車窗一般是指玻璃電梯可以自動(dòng)升降門窗玻璃，即使在駕駛過程中也可以輕松地打開和關(guān)閉門窗。因此，電動(dòng)窗又稱自動(dòng)窗。在過去，它只安裝在豪華汽車，但它已廣泛用于現(xiàn)代汽車。電動(dòng)窗系統(tǒng)是通過開關(guān)操作來打開和關(guān)閉窗戶的系統(tǒng)。當(dāng)操作電動(dòng)窗開關(guān)時(shí)，電動(dòng)窗電機(jī)旋轉(zhuǎn)，窗開關(guān)調(diào)節(jié)器將電動(dòng)窗電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為上下運(yùn)動(dòng)來開啟或關(guān)閉窗戶。

汽車電動(dòng)車窗主要由升降控制開關(guān)、電機(jī)、升降機(jī)構(gòu)和繼電器等組成，利用開關(guān)控制電機(jī)的電流方向來實(shí)現(xiàn)車窗的升降。窗式電機(jī)為雙向電機(jī)，可分為永磁電機(jī)和雙繞組電機(jī)兩種。永磁直流電動(dòng)機(jī)通過改變電樞繞組的電流輸入方向，實(shí)現(xiàn)不同方向的旋轉(zhuǎn)。雙繞組串聯(lián)勵(lì)磁直流電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)相反的磁場(chǎng)繞組，一個(gè)稱為上升繞組，另一個(gè)稱為下降繞組。當(dāng)通電時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)相反方向的磁場(chǎng)來改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。通常采用雙向永磁繞組（雙繞組系列）電機(jī)。每個(gè)窗口都有一個(gè)電機(jī)，這是一個(gè)未接地電機(jī)。為了防止電路過載，電窗電路有一個(gè)或多個(gè)熱敏開關(guān)，以防止電機(jī)因過載而燒壞。熱開關(guān)為雙金屬結(jié)構(gòu)。當(dāng)電機(jī)電路電流過大時(shí)，雙金屬受熱，引起彎曲變形，導(dǎo)致接觸斷開，切斷電路；當(dāng)電路斷開時(shí)，雙金屬冷卻，變形消失，觸點(diǎn)再次閉合。反復(fù)開閉，使電機(jī)的平均電流不超過規(guī)定的值，確保電機(jī)不會(huì)因過載而燒壞。一些車輛也有延遲開關(guān)[2]。點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉后或門打開前10分鐘左右電動(dòng)車窗仍可打開，使駕駛員或乘客仍可操作控制開關(guān)關(guān)閉車窗。

2 汽車車門玻璃升降器失效模式解析

失效部位→失效模式原因分析→失效模式

失效部位：（1）玻璃導(dǎo)軌（原因分析：安裝不穩(wěn)固、有松動(dòng)、導(dǎo)軌由于變形不滿足圖紙要求、導(dǎo)軌弧度不滿足設(shè)計(jì)要求導(dǎo)軌、玻璃的運(yùn)行軌跡不一致。失效模式：玻璃停滯、卡死）（2）車門窗框（原因分析：開口間隙偏小、開口間隙不均勻、沖壓件變形不滿足設(shè)計(jì)要求。失效模式：升降沉重）（3）車門玻璃總成（原因分析：車門玻璃厚度不滿足圖紙要求、車門玻璃弧度不滿足圖紙要求、車門玻璃固定不牢靠而導(dǎo)致脫落、車門玻璃托架裝孔破裂。失效模式：玻璃停滯、卡死，不能升降）（4）內(nèi)外水切（原因分析：內(nèi)外水切材質(zhì)不滿足要求、內(nèi)外水切厚度不滿足要求、內(nèi)外水切表面未進(jìn)行植絨處理、內(nèi)外水切安裝不到位，易扭動(dòng)。失效模式：升降沉重、卡滯）（5）呢槽（原因分析：呢槽材質(zhì)不滿足要求、呢槽厚度不滿足要求、呢槽表面未進(jìn)行噴涂處理、呢槽斷面不滿足要求。失效模式：升降沉重、卡滯、傾斜）（6）玻璃升降器總成 （原因分析：玻璃升降器設(shè)計(jì)、制造時(shí)結(jié)構(gòu)不合理、玻璃升降器各零件的制造質(zhì)量不符合要求，各零部件之間的配合間隙太大，運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生晃動(dòng)、玻璃升降器各零部件運(yùn)動(dòng)可靠性差、玻璃升降器安裝支架、導(dǎo)軌、玻璃托架等主要零部件的剛度不能滿足車輛在各種路面上行駛時(shí)對(duì)剛度的要求 、玻璃升降器在運(yùn)行中發(fā)生打滑、跳齒、卡滯和脫軌現(xiàn)象。失效模式：玻璃停滯、卡死、不能升降）（7）防夾模塊（原因分析：程序邏輯防夾失效模式。失效模式：誤防夾）

3 防夾技術(shù)的類型

3.1 電機(jī)電流檢測(cè)技術(shù)

該技術(shù)具有生產(chǎn)成本低，技術(shù)相對(duì)成熟的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是窗戶行程不能準(zhǔn)確定位。

3.2 紋波檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)在電動(dòng)機(jī)操作期間施加到窗口的力達(dá)到特定值（即，遇到障礙物）時(shí)，紋波電流值迅速下降，然后隨著施加到窗口的力被移除，紋波電流值返回到穩(wěn)定狀態(tài)?；诖颂卣?，當(dāng)電子窗口上升期間檢測(cè)到的紋波電流達(dá)到防夾標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定閾值時(shí)，電動(dòng)窗口將執(zhí)行防夾操作。然而，該解決方案難以檢測(cè)并且可靠性稍差。

3.3 基于CAN和LIN網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)技術(shù)

基于CAN總線的防夾技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，功能完善，成本低。與CAN總線技術(shù)相比，LIN總線技術(shù)采用的通信方式是車身網(wǎng)絡(luò)模塊節(jié)點(diǎn)之間的低端通信，成本較低，窗口防陷技術(shù)的傳輸速率要求較高[3]?？梢酝耆珴M意。

通過上述防夾技術(shù)的應(yīng)用，可以有效解決車門玻璃升降器故障的問題。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)車窗自動(dòng)升降，這已成為汽車舒適配置的必備物品。然而，隨著越來越多的汽車安裝了電動(dòng)門窗，潛在的危險(xiǎn)隨之而來，已經(jīng)發(fā)生了電動(dòng)門窗掐手指的事件。電動(dòng)天窗導(dǎo)致了孩子的死亡。天窗的安全性問題已經(jīng)被推到了風(fēng)口上，引起了原設(shè)備制造商、零部件公司和媒體的廣泛關(guān)注和討論。為了防止乘客受傷，具有防夾功能的電動(dòng)門窗已成為必然趨勢(shì)。