现代轿车电动玻璃升降器研究与探讨

・ 设计 ・ 计算 ・ 研究 ・ 时由升降器止动块止动。止动时电机电流迅速增 大， 电机产热升温。当温度升到一定值时， 电机内部 热敏保护装置膨胀断开， 使电机断电， 保护电机不 致因温度过高而烧损。当电机温度下降后， 热敏保 护装置又接通， 电机又可以正常工作。 要考虑较容易成形的材料；又因导轨要承受玻璃的 质量以及玻璃运行时的阻力，因此又要求导轨要有 足够的强度和刚度。 此外， 因玻璃升降器安装在车门 内， 容易受潮气、 水以及灰尘的侵蚀， 因此要求导轨 具有耐腐蚀性能。 综上原因， 富康轿车车门玻璃升降 器导轨选择了 0)*1 镀锌钢板， 并采用滚压成形制造 工艺， 成功地解决了成形和刚度问题， 同时又保证了 导轨表面光洁无划伤现象。
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结构及工作原理
为了与车身造型协调一致，现代轿车车门玻璃
图$ 双导轨电动玻璃升降器
基本上采用大曲率弧面玻璃。当玻璃下降到车门内 部时， 所需空间较大。然而， 为了增加车身内部乘坐 空间， 要求车门的厚度又要尽可能小。 钢丝绳式升降 器由于具有占位小、 质量轻、 易于安装布置， 尤其适 用于曲面玻璃， 且具有成本低等优点， 被现代轿车广 泛采用。 钢丝绳式电动玻璃升降器有双导轨和单导轨两 种结构型式。 图 $ 为双导轨电动玻璃升降器。 双导轨
汽 车 技 术
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导轨及其它零件 导轨在玻璃升降器中也是比较重要的零件， 其
制造质量和精度都将影响玻璃上升的平稳性。由于 现代轿车侧围采用大曲率弧面造型， 这就给升降器 导轨的制造带来一定难度。因此在选择导轨材料时 —பைடு நூலகம்5! —
・ 设计 ・ 计算 ・ 研究 ・ 则根据公式 $%& ’， !! ( !" ) # (#*%+ ) ,*%! (!%-* .， （, ） 可算得 ! ("%,/(,/ !。 免了因车门变形或车门附件磨损而造成玻璃无法 关闭到位的情况发生。
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技术参数及分析
现代轿车绝大部分蓄电池电压为 5! 6 ， 起动机
额定电压为 5"$% 6 ，因此要求电动玻璃升降器额定 电 压 为 5"$% 6， 工 作 电 压 为 50 6758 6， 工 作 电 流9 起动电流 9!% *， 堵转电流 9"0 * ， 工作环境温 50 *， 度为 :"0 ;7<)% ; ， 湿度为 !% !7(% ! ， 上升载荷为 ， 下降载荷为 。根据下面公式可以计算出 )0 & !0 & 升降器上升时的工作效率： （! 升>!"） （ （5 ） != , #?@AA>$’BC>!%） 式中， ! 为升降器上升时的工作效率； ! 升为升降器 上升时的负荷； !" 为玻璃 上 升 时 的 极 限 距 离 ； #?@AA 为升降器电机接线柱处的电压； $’BC 为玻璃上升时电 机的平均电流； !% 为玻璃上升的时间。以富康轿车 电动玻璃升降器为例， 其特性曲线如图 # 所示。 已知： ! 升=)0 &， !"=0$#D( ’， #?@AA=5"$% 6， $’BC=
参 考 文 献
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防夹电动玻璃升降器
随着汽车工业的不断发展和电子技术在汽车上
的广泛应用，最近国外已开发了防夹电动玻璃升降 器。它是在原电动玻璃升降器基础上增加 123 （又 称电子模块） 及传感器等， 利用微电子技术对升降器 工作进行系统监控、 数据采集、 计算处理、 诊断及输 出控制等。 如图 - 所示，当玻璃上升到一定距离（一般为 时， 便进入防夹区。 在防夹区内， 如 ,!" 440!"" 44） 果玻璃遇到一定的外来阻力 （$- 50,"" 5） ， 则玻璃 （下降距离也可以由汽 停止上升并立即下降 ,!- 44 车厂确定） ； 如果玻璃没有遇到外来阻力， 则玻璃继 续上升。 为了确保玻璃上升时能够关严， 防夹电动玻 璃升降器还具有数据自动修正功能。它对玻璃运行 的数据作记录，并且每运行 !" 次就会自动修正一 次， 即每运行 !" 次升降器就会使玻璃上升到顶部一 次， 电子模块记录新的运行参数并调整电机工况。 避
图" 蓝鸟轿车电动玻璃升降器电机特性曲线
升降器钢丝绳在工作中起传力作用，因此要求 钢丝绳柔性好并具有足够的抗拉强度和良好的耐 磨、 耐腐蚀性。 钢丝绳及夹头抗拉强度应大于 ! 000 并经过 !% 000 次循环无损坏。 &， 滑块在工作中主要是带动玻璃沿导轨上下运 动， 因此要求滑块强度高， 耐热性好， 摩擦系数小。 聚 甲醛 234 是滑块的理想材料。 止动块在工作中起减缓滑块的冲击并阻止其运 动的作用， 因此要求止动块弹性好、 抗冲击性强， 并 且耐油污性能好。选择聚氨酯或氯丁橡胶作止动块 材料比较合理。
图图# 富康轿车电动玻璃升降器特性曲线
防夹电动玻璃升降器工作示意图
电子模块还具有自学习功能，它能够根据不同 车窗玻璃运行的实际情况，对升降器的性能参数作 相应调整， 以适应各种类型的车门。
由此可以看出，钢丝绳式电动玻璃升降器工作 效率较低。其原因是由于电机的工作效率 只 有 +" 减速器工作效率为 #" !0-" ! ， 钢丝绳总成的传 !， 动效率为 -" ! 0-- ! ， 因此钢丝绳式 电 动 玻 璃 升 降 器总成的工作效率一般为 ,- !0,* !。 为了提高升降器的工作效率，有些厂家采用齿 板式电动玻璃升降器。齿板式电动玻璃升降器是通 过蜗轮蜗杆减速器对电机进行第一次减速，再利用 齿轮齿板进行第二次减速并带动玻璃上下运动， 使 减速器的减速比减小， 工作效率提高。此外， 齿轮齿 板的传动效率也比钢丝绳的传动效率高，使得齿板 式电动玻璃升降器比钢丝绳式电动玻璃升降器工作 效率高， 其工作效率可以达到 !- ! 。但齿板式电动 玻璃升降器工作不平稳， 噪声大。权衡利弊， 因此大 部分轿车还是采用钢丝绳式电动玻璃升降器。
【 摘要 】 玻璃升降器由简单的丝 杆 式 、 单臂式而发展为电动式， 电动式玻璃升降器又有双导轨和单导轨两种结 构形式。以富康轿车为例介绍了这两种电动式玻璃升降器各自的特点、 主要组成结构及工作原理， 并对其技术参数 进行了分析。同时对防夹电动玻璃升降器和未来智能型电动玻璃升降器也作了简单的介绍。
中图分类号： I#’%?J& %
文献标识码： H
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前言
车门玻璃升降器作为车门附件，其作用是保证
车门玻璃平稳升降、门窗能随时并顺利地开启和关 闭， 并能使玻璃停留在任意位置， 不随外力作用或汽 车的颠簸而上下跳动。因此要求玻璃升降器结构可 靠、 操纵轻便省力， 并需有防止玻璃升降器倒转的制 动装置。 随着汽车的不断改进和发展，玻璃升降器也由 简单的丝杆式、 单臂式逐渐发展为今天的电动式。 电动玻璃升降器结构简单可靠， 操纵方便省力， 被现代轿车普遍采用。它可以在副仪表板上布置控 制开关， 也可以在各自的车门上单独设置开关， 分别 操作。驾驶员可以在自己的位置上通过控制开关开 闭任一车门玻璃， 提高了轿车的舒适性和方便性。
图!
富康轿车电动玻璃升降器结构简图
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减速电机 减速电机是电动玻璃升降器的核心部分， 其性
能好坏直接影响总成性能。升降器电机采用直流永 磁电机， 它由机壳 （俗称磁缸） 、 磁瓦、 转子、 转子轴、 换向器以及密封件等组成， 通常转子轴也用作为减 速器的蜗杆。为了防止负载过大或控制开关失灵而 烧毁电机， 因此电机内部设置有热敏保护装置。当 电机换向时，电机换向器会产生火花并产生电磁 波。为防止对汽车其它电器产生干扰， 电机内部也 设置有电感电容滤波器。电机的减速装置由蜗轮蜗 杆组成。蜗轮蜗杆减速器传动比大， 工作平稳无噪 声， 结构紧凑。当螺旋角小于摩擦角时， 自锁性强， 能有效地防止车门玻璃倒转。但蜗轮蜗杆减速器传 动效率低， 因此影响升降器总成的工作效率。 由于电机由专业厂生产， 因此在设计电动玻璃 升降器时， 只需根据车门结构、 车门密封条及玻璃 的技术参数以及升降器导轨的型式来选择电机。只 有在性能匹配良好时， 才能使玻璃运行平稳。 图 " 为蓝鸟轿车电动玻璃升降器电机的特性 曲线。由图 " 可知其减速电机工作扭矩为 #$% & ・ ’ 时， 工作电流为 ($) *， 转速为 %% + , ’-.， 输出功率为 工作效率为 !!$% !， 最大输出功率为 !# /， 最 !" /， 大工作效率为 !"$% !。 目前国外升降器电机性能良好，质量稳定， 主 要品牌有西门子、 博世、 美驰、 马步其、 启洋等； 国内 还没有自己的品牌产品。
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未来智能型电动玻璃升降器
汽车电子技术的高速发展和纳米技术的应用，
加速了汽车智能化的进程。未来几年将是汽车智能 化发展的快速时期，玻璃升降器也将变得越来越自 动化、 智能化。 当人们打开车门时，如果该车门玻璃处于关闭 状态， 电子控制系统检测到信号后， 指令电动玻璃升 降器将车门玻璃自动下降一定距离； 关上车门后， 玻 璃又自动上升关闭。由此避免了在关门时车内气压 过高而影响车内乘员的舒适性。 对于无框车门， 还可 以避免在关门时玻璃对车门密封条的摩擦。 下雨时， 当智能自动雨刮系统启动工作时，电动玻璃升降器 电子控制系统检测到雨刮工作电流，并指令所有车 门升降器自动关闭车窗玻璃。 发动机熄火后， 在驾驶 员侧车门关闭并锁止 &" . 内， 所有车门玻璃升降器 电子监控系统将对车门玻璃状态进行智能扫描， 如 发现玻璃没有关闭， 则自动关闭车门玻璃， 以防止驾 驶员离开车时，因疏忽忘了关闭车门玻璃而发生失 窃的后果。
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第#期
图 ! 为富康轿车电动玻璃升降器结构简图。它 由减速装置 $ 、 电机 ! 、 线轮毂 % 、 钢 丝 绳 #、 滑 块 &、 导轨 ’ 、 止动块 ( 等组成。电机与减速装置通常做成 一体， 通称减速电机。通电时电机转动， 通过蜗轮蜗 杆减速器进行减速并带动线轮毂转动，从而带动钢 丝绳拉着滑块及玻璃 （玻璃固定在滑块上） 沿导轨运 动。通过电机正反转， 使玻璃上下运动。玻璃上升到 顶部时由门框上导槽密封条止动，玻璃下降到底部 — $$ —