某升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

成淑儀　肖強(qiáng)

摘 要：本文章從某車型玻璃升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例，概述了玻璃上升過程中產(chǎn)生誤防夾的機(jī)理，就目前升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)存在的問題提出了解決辦法，為升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)開發(fā)提供最佳實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：電機(jī) 安裝結(jié)構(gòu) 異響 誤防夾

1 前言

汽車玻璃升降器是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)或手動(dòng)驅(qū)動(dòng)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車車窗玻璃沿玻璃導(dǎo)軌上升或下降，能按要求停留在任意位置，并能控制保持玻璃在車身內(nèi)的姿態(tài)的裝置。

上汽通用五菱汽車股份有限公司某車型在開發(fā)階段發(fā)現(xiàn)升降器電機(jī)安裝螺釘與絲輪罩安裝可靠性差，使用一段時(shí)間后有電機(jī)偏轉(zhuǎn)及晃動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致異響問題。本論文基于典型的繩輪式玻璃升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)，展開分析和研究。

2 繩輪式玻璃升降器簡(jiǎn)介

繩輪式玻璃升降器由滑塊沿運(yùn)動(dòng)軌跡運(yùn)動(dòng)對(duì)玻璃升降進(jìn)行控制，滑塊通過符合玻璃運(yùn)動(dòng)軌跡的導(dǎo)軌進(jìn)行導(dǎo)向，并與繞絲輪連接，即可通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)?；瑝K與繞絲輪通過柔性的鋼絲繩連接，車窗玻璃安裝在升降器的滑塊上。單導(dǎo)軌繩輪式玻璃升降器的基本構(gòu)成如圖1所示。

電動(dòng)玻璃升降器的動(dòng)力傳輸機(jī)構(gòu)主要由繞絲輪、絲輪罩、電機(jī)螺釘、電機(jī)及控制器組成，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理圖如圖2所示。

為了保證安全，防夾升降器應(yīng)滿足GB 11552《乘用車內(nèi)部凸出物》的相關(guān)規(guī)定，對(duì)防夾區(qū)域的規(guī)定如圖3所示。對(duì)具有一鍵上升功能的升降器，距離車窗頂端開口從200mm到4mm范圍內(nèi)，必須有防夾功能且防夾力不超過100N。

3 某車型繩輪式玻璃升降器安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題分析

3.1 升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式

某車型的繩輪式玻璃升降器電機(jī)通過3個(gè)螺釘連接安裝座板，參考圖4刨視圖，安裝座板包括絲輪罩及升降器導(dǎo)軌，電機(jī)安裝螺釘需要通過多層連接結(jié)構(gòu)。

裝配時(shí)，先將電機(jī)放置在定位工裝上，要求電機(jī)孔與工裝定位銷對(duì)齊，再將機(jī)構(gòu)放置在定位工裝上，要求電機(jī)安裝孔位與線輪罩孔位對(duì)齊，將線輪罩安裝螺釘、導(dǎo)軌安裝螺釘放入工裝定位孔內(nèi)，并按照順序打入電機(jī)螺釘。

3.2 升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)失效模式

電機(jī)安裝螺釘與絲輪罩連接結(jié)構(gòu)是比較常見的設(shè)計(jì)，某車型升降器結(jié)構(gòu)在多次運(yùn)行并在上止點(diǎn)位置堵轉(zhuǎn)較長(zhǎng)時(shí)間后，電機(jī)安裝螺釘扭矩衰減，導(dǎo)致異響及誤防夾問題，其中誤防夾故障率為1.1%。

3.3 失效原因分析

3.3.1 誤防夾影響因子分析

經(jīng)分析，在玻璃上升過程中，當(dāng)系統(tǒng)阻力突然變大時(shí)，在防夾區(qū)域內(nèi)速度變化率跌落達(dá)到了門限值，從而觸發(fā)防夾。車窗誤防夾的影響因子共26個(gè)，涉及9個(gè)子零件，如表1所示。

后側(cè)門升降系統(tǒng)阻力急劇增大導(dǎo)致發(fā)生誤防夾問題，系統(tǒng)阻力變異的強(qiáng)關(guān)聯(lián)項(xiàng)有輥壓窗框、總裝導(dǎo)槽、玻璃導(dǎo)槽密封條、 C柱外飾板、升降器總成。

根本原因分析結(jié)論：

1.B/C柱上下導(dǎo)軌X/Y向段差大且窗框?qū)к壸冃危?/p>

2.玻璃導(dǎo)槽密封條截面不符合設(shè)計(jì)要求；

3.C柱總裝導(dǎo)槽與三角飾板錯(cuò)位；

4.C柱外飾板內(nèi)陷且支撐玻璃導(dǎo)槽底部翻邊高度不足；

5.升降器電機(jī)安裝螺釘與絲輪罩安裝可靠性差。

3.3.2 升降器誤防夾故障現(xiàn)象分析

對(duì)5臺(tái)故障車升降器進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量及分析得：電機(jī)軸偏心0.5mm以上時(shí)，車輛會(huì)發(fā)生誤防夾。

使用示波器采集故障件升降器的電流波形，發(fā)現(xiàn)電流曲線兩處存在突跳；與正常升降器互換升降器機(jī)構(gòu)或者電機(jī)后，運(yùn)行一段時(shí)間，曲線正常，未發(fā)現(xiàn)故障。拆解發(fā)現(xiàn)故障件絲輪罩底部變形1.2mm，故障件電機(jī)在上下止點(diǎn)堵轉(zhuǎn)時(shí)最大偏轉(zhuǎn)量2.8mm。

3.3.3 絲輪罩與絲輪配合尺寸分析

絲輪罩設(shè)計(jì)要求φ（42.4+1.0）mm，絲輪設(shè)計(jì)要求φ（41.4±0.5）mm，二者配合單邊間隙為0.25mm～1.25mm，鋼絲φ1.5mm，實(shí)測(cè)均符合設(shè)計(jì)要求。

破壞性拆解故障件發(fā)現(xiàn)繞絲輪偏心及絲輪罩變形，但排查庫房及耐久試驗(yàn)后的升降器絲輪罩未發(fā)現(xiàn)變形現(xiàn)象。

3.3.4 電機(jī)安裝螺釘安裝可靠性分析

電機(jī)安裝螺釘偏短，且無光桿定位導(dǎo)向及防松法蘭，由于螺釘與絲輪罩有間隙，在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)下持續(xù)受力有導(dǎo)致扭矩衰減的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)電機(jī)偏轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)軸與絲輪罩同軸度一致性變差，使得繞絲輪偏心，產(chǎn)生異常受力，從而導(dǎo)致絲輪罩變形及電機(jī)軸偏心。裝配工藝要求電機(jī)安裝螺釘鎖緊扭矩≥5N.m，松動(dòng)扭矩≥2N.m，排查庫房及耐久試驗(yàn)后的升降器絲輪罩未發(fā)現(xiàn)扭矩衰減現(xiàn)象。

3.3.5 結(jié)論

在升降系統(tǒng)阻力正常的的情況下，模擬客戶用車情況，對(duì)舊升降器堵轉(zhuǎn)一個(gè)月后，升降器電機(jī)軸偏心0.19mm，未發(fā)生誤防夾情況，后續(xù)再運(yùn)行2500次，也未發(fā)現(xiàn)誤防夾。由于系統(tǒng)各零件尺寸及裝配工藝不合，導(dǎo)致整個(gè)升降器系統(tǒng)阻力變異是車輛發(fā)生誤防夾的主要原因。

通過以上論證可以得出，為了保證升降器電機(jī)軸與絲輪罩同軸度，需要基于該升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

4 升降器系統(tǒng)的改進(jìn)措施

4.1 升降器系統(tǒng)阻力變異的改進(jìn)措施

根據(jù)原因分析，本車型可采用的改進(jìn)措施為：

1.側(cè)門輥壓窗框模具增加整形模塊，消除裝配造成的穩(wěn)定誤差；

2.整改B柱玻璃導(dǎo)槽密封條倒刺長(zhǎng)度符合設(shè)計(jì)要求；

3.總裝更改C柱導(dǎo)軌裝配工藝。先預(yù)緊導(dǎo)槽上方螺母（導(dǎo)槽可以擺動(dòng)），待玻璃裝配完畢后，再打緊下方螺栓，最后打緊上方螺母；

4.后側(cè)門C柱外飾板支撐玻璃導(dǎo)槽底部翻邊加高4mm，翻邊長(zhǎng)度加長(zhǎng)7.3mm，安裝柱高度增加0.2mm。

5.升降器電機(jī)安裝螺釘長(zhǎng)度由20mm改為27mm，增加防松法蘭，增加光桿長(zhǎng)度到7.5mm（如圖5所示）；

6.升降器絲輪罩與電機(jī)安裝位置增加定位導(dǎo)向凸臺(tái)，更容易保證電機(jī)不偏轉(zhuǎn)。絲輪罩底部增加加強(qiáng)筋并提高制造精度。

4.2 絲輪罩強(qiáng)度分析及實(shí)車驗(yàn)證

在電機(jī)軸施加1000N的負(fù)載支撐，絲輪罩強(qiáng)度CAE分析圖示如圖6所示，更改后絲輪罩強(qiáng)度得到了提升。

實(shí)車驗(yàn)證要求升降器多次運(yùn)行并在上止點(diǎn)位置堵轉(zhuǎn)240小時(shí)后，電機(jī)軸安裝后絲輪與絲輪罩同軸度＜0.2mm，絲輪罩無變形。措施實(shí)施后，未再收到該問題反饋，此次更改既提高了感知質(zhì)量，而且避免售后問題及維修成本。

5 結(jié)束語

本文針對(duì)某車型升降器電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)失效模式進(jìn)行了分析，找到了根本原因，并淺析了相應(yīng)優(yōu)化措施。裝配問題盡量通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新來提高安裝的可靠性，新增驗(yàn)證工況從而避免問題的重復(fù)發(fā)生，提高開發(fā)效率。