汽車玻璃升降系統(tǒng)失效故障及設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

代啟文 楊新帥 劉道鑫

摘要：汽車玻璃升降系統(tǒng)在使用過(guò)程中有可能因?yàn)殡姍C(jī)故障、機(jī)械結(jié)構(gòu)變形和卡頓、鋼絲繩斷裂等原因而停止工作，而這些問(wèn)題的出現(xiàn)也反映出其在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在較大的優(yōu)化提升空間。首先介紹了汽車玻璃升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，然后介紹了其在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的故障類型和原因，最后在此基礎(chǔ)上提出優(yōu)化相關(guān)設(shè)計(jì)的基本思路。

關(guān)鍵詞：汽車玻璃升降系統(tǒng);失效故障;設(shè)計(jì)優(yōu)化

引言：

汽車玻璃升降系統(tǒng)中包括電力控制線路、直流電機(jī)、連桿結(jié)構(gòu)以及鋼絲繩等，任何一個(gè)組件出現(xiàn)故障，都會(huì)導(dǎo)致玻璃升降系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。玻璃升降系統(tǒng)使用非常頻繁，容易產(chǎn)生故障。在汽車設(shè)計(jì)和制造中要加強(qiáng)對(duì)玻璃升降系統(tǒng)的優(yōu)化，使其達(dá)到良好的可靠性，重點(diǎn)是提高電機(jī)、鋼絲繩、連桿裝置的性能。

一、汽車玻璃升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

第一，結(jié)構(gòu)組成。1）動(dòng)力裝置。汽車玻璃升降系統(tǒng)分為手動(dòng)和電動(dòng)兩種，目前主要是電動(dòng)。其核心的動(dòng)力裝置是玻璃升降電機(jī)，這種電機(jī)采用直流電，整個(gè)升降裝置依靠電機(jī)產(chǎn)生的電力動(dòng)力完成玻璃的控制;2）控制系統(tǒng)。這一部分具有多個(gè)組件，典型的包括絲桶、鋼絲繩、玻璃升降器總成、車門玻璃托槽等。3）蝸輪蝸桿。這裝置的作用是控制玻璃在升降過(guò)程中的速度，尤其是在玻璃接近車門頂部位置上限時(shí)。該裝置可作用于兩個(gè)升、降兩個(gè)方向，因而能夠旋轉(zhuǎn)，在工作條件下產(chǎn)生的噪聲也非常小。

第二，工作原理。每一個(gè)車門內(nèi)安裝有專門的直流電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)設(shè)計(jì)有兩個(gè)工作方向，分別控制升、降，電動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)判斷具體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度較快，在其主軸上安裝有專門的渦輪減速裝置，控制玻璃的升降速度。電動(dòng)機(jī)作用于安裝在絲桶中的鋼絲繩，使其驅(qū)動(dòng)連桿裝置，將玻璃整體推舉起來(lái)。連桿為X型，上部設(shè)置有托架，底部在軌道上運(yùn)行，調(diào)節(jié)連桿托架的高度。

二、汽車玻璃升降系統(tǒng)常見(jiàn)故障

（一）機(jī)械結(jié)構(gòu)故障

從汽車玻璃系統(tǒng)的工作原理可知，鋼絲繩、連桿裝置（可滑動(dòng)支架）發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的作用力要借助這些機(jī)械結(jié)構(gòu)才能傳導(dǎo)到車門玻璃上。但是這些機(jī)械結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期工作中也會(huì)產(chǎn)生一定的磨損、變形或者卡頓，進(jìn)而導(dǎo)致玻璃的升降功能受到嚴(yán)重的干擾。例如，當(dāng)鋼絲繩打折、交錯(cuò)或者斷裂時(shí)，無(wú)法在連桿裝置上產(chǎn)生足夠的作用力。另外，連桿的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)也可能受損[1]。因此，在設(shè)計(jì)車門的機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)要充分研究鋼絲繩和連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式，通過(guò)大量的可靠性實(shí)驗(yàn)不斷加以優(yōu)化。

（二）電機(jī)故障

電機(jī)產(chǎn)生了動(dòng)力，一旦電機(jī)出現(xiàn)故障，玻璃升降系統(tǒng)會(huì)立即停止工作。由于車門升降系統(tǒng)使用非常頻繁，這就要求電機(jī)達(dá)到良好的可靠性和足夠的使用壽命。國(guó)內(nèi)電機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和性能已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展和提高。但是電機(jī)畢竟是消耗品，長(zhǎng)期使用必然存在損毀的風(fēng)險(xiǎn)，主要的問(wèn)題包括線路燒蝕、接觸不良等。電機(jī)在制造過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生一些焊點(diǎn)，而這些焊點(diǎn)有可能存在未焊透、虛焊之類的問(wèn)題。車輛在行駛的過(guò)程中經(jīng)常受到顛簸和振動(dòng)，也可能對(duì)電機(jī)產(chǎn)生損壞，造成脫焊。

（三）控制系統(tǒng)故障

汽車車門玻璃升降系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換按鈕、電機(jī)電源線路等起到非常重要的控制作用，這些線路在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)斷路的問(wèn)題，導(dǎo)致電源通路中斷。連桿裝置要和滑槽配合運(yùn)行，滑槽在長(zhǎng)期的使用中存在變形、開(kāi)裂、螺栓松動(dòng)以及灰塵阻塞等風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)玻璃升降系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，要檢查這些控制結(jié)構(gòu)是否運(yùn)行正常，必要時(shí)可拆開(kāi)車門，對(duì)其進(jìn)行清理、緊固、調(diào)整或者更換。

（四）異響

汽車玻璃升降系統(tǒng)內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)眾多，絲桶和鋼絲繩、連桿機(jī)構(gòu)和滑槽、玻璃和車門之間都存在相互摩擦的情況，如果車門內(nèi)部安裝不規(guī)范，如螺絲未充分緊固、機(jī)械結(jié)構(gòu)變形等。這些情況會(huì)增加其在運(yùn)行過(guò)程中的摩擦力，進(jìn)而導(dǎo)致異響。

三、汽車玻璃升降系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

要有效地優(yōu)化汽車玻璃升降系統(tǒng)，就要充分研究其內(nèi)部的運(yùn)行方式，尤其要關(guān)注電機(jī)和各類機(jī)械結(jié)構(gòu)。因此，在車門安裝完成之后，可利用示波器對(duì)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的電流變化規(guī)律進(jìn)行研究，主要是觀察其是否存在較為明顯的波動(dòng)。正常情況下，如果機(jī)械結(jié)構(gòu)受力均勻，電機(jī)的電流也會(huì)呈現(xiàn)出明顯的線性規(guī)律，如果運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)卡頓，受力不均勻，電流在示波器中具有產(chǎn)生較大的波動(dòng)[2]。優(yōu)化內(nèi)容涵蓋以下幾個(gè)方面。第一，電機(jī)選型。這類產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，在選型中要突出電機(jī)的可靠性。汽車企業(yè)在設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中都會(huì)進(jìn)行大量的可靠性實(shí)驗(yàn)，電機(jī)應(yīng)該作為重點(diǎn)內(nèi)容。第二，加強(qiáng)機(jī)械裝置耐磨損性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。提高機(jī)械強(qiáng)度可使其在后續(xù)的使用中降低變形和磨損的風(fēng)險(xiǎn)，這樣也能減少噪音，例如，強(qiáng)化滑槽、連桿裝置的強(qiáng)度。第三，優(yōu)化玻璃升降的實(shí)現(xiàn)方式?，F(xiàn)有的汽車玻璃升降系統(tǒng)主要依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，在具體運(yùn)用中可根據(jù)實(shí)踐效果來(lái)優(yōu)化其運(yùn)行方式，如簡(jiǎn)化現(xiàn)有結(jié)構(gòu)、減少摩擦作用等。這一點(diǎn)有賴于材料、電機(jī)、工業(yè)控制技術(shù)的全面提升。

四、結(jié)束語(yǔ)

汽車玻璃升降系統(tǒng)受到電機(jī)、電力控制線路、轉(zhuǎn)換按鈕、連桿裝置以及鋼絲繩等多種結(jié)構(gòu)的限制，而這些組件在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)故障。電機(jī)存在線路燒蝕、焊點(diǎn)脫落等故障風(fēng)險(xiǎn)，鋼絲繩存在打折、斷裂、卡頓之類的問(wèn)題。汽車制造企業(yè)可利用示波器觀察電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電流波動(dòng)情況，同時(shí)強(qiáng)化易變性和磨損的機(jī)械組件，并且盡可能改進(jìn)其運(yùn)行原理。

參考文獻(xiàn)：

[1]茅衛(wèi)東，周俊鋒，王成文，等.汽車玻璃升降系統(tǒng)失效故障探究及設(shè)計(jì)規(guī)避[J].汽車工藝師， 2019（9）：4.

[2]周菲菲，多帥，王艷.汽車玻璃升降器常見(jiàn)故障問(wèn)題的分析與研究[J].汽車世界， 2019（18）：1.

作者簡(jiǎn)介：代啟文（1997.05-），男，漢族，河南信陽(yáng)人，本科。研究方向：車輛工程專業(yè)