交叉臂式玻璃升降器布置设计

唐小艳，雷学明

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

交叉臂式玻璃升降器布置设计

唐小艳，雷学明

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

∶车门玻璃升降器作为侧门系统中一个重要功能件，它保证了玻璃调整范围和操纵灵活性的性能指标、承载着开启和关闭车窗所需的舒适性要求、外观美学要求，另外还有安全性要求、乘坐舒适性要求等等。文章主要结合自身设计工作经验，阐述了交叉臂式玻璃升降器的基本布置和设计原理及方法。

∶交叉臂式玻璃升降器；布置；设计原理

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.09.032

CLC NO.: U463.83+5Document Code: AArticle ID: 1671-7988 (2016)09-86-02

1、交叉臂式玻璃升降器设计概述

一般来说，交叉臂式升降器由“主动臂1”、“短导槽2”、“从动臂3”、“齿板4”、“锁止机构5”、“平衡卷簧6”，“玻璃托架7”等组成。如下图1所示：

图1　典型交叉臂式升降器结构

2、交叉臂式玻璃升降器设计

2.1根据玻璃实际运行轨迹进行升降行程匹配分析

玻璃升降必要行程<玻璃升降器可能行程，玻璃升降器成立；

同时，要保证玻璃升降器上、下止点与钣金及其他件间隙在10mm以上。

图2　行程匹配图

2.2升降器大小的选择

升降器大小是指主臂长度，主臂长度小，则升降器交叉支撑的宽度小，玻璃的稳定性差；相反，主臂长度越大，升降器支撑玻璃的稳定性越好。

主臂长度受到以下因素的限制：

主臂顶端滚轮运动圆弧轨迹应与门锁布置区保证10mm以上的间隙；

主臂长度增加需要相应增大扇形齿板半径，增加升降器质量。

升降器支撑中心区与玻璃质心线的布置。

图3　支撑中心区域与玻璃质心的布置

支撑中心区域与玻璃质心的布置如图所示，交叉臂的旋转中心从上止点运动到下止点时在Y方向的投影区称为升降器支撑中心区。交叉臂式升降器支撑玻璃的两个支撑点比绳轮式升降器支撑点宽得多，在升降器支撑中心区内玻璃质心的少量偏移对升降器支撑玻璃的稳定性几乎没有影响。

3、交叉臂式玻璃升降器的布置

3.1升降器与玻璃受力分析

图5　升降器上升阶段受力分析

如图5所示对对玻璃进行受力分析有：

式中：F'为升降器上升时玻璃受的力是两侧呢槽对玻璃的摩擦力；为内、外劈水条对玻璃的摩擦力；G'为玻璃所受的重力。

对升降器进行受力分析：

式中：i是升降器大、小齿轮的传动比；R'是升降器主臂长；α为中位线夹角；M是手柄的启动力矩。

联立式（1）、（2）有：

可知：在上止点处平衡弹簧对玻璃的支撑力最小，升降器所需要的驱动力矩M达到最大；当玻璃下降到下止点时平衡弹簧收缩最大、反弹力最大，升降器所需克服的力矩也会达到最大值。

3.2升降器传动比的选取

齿轮传动比越大，升降器驱动机构所需要的启动力矩越小，因此设计时可减少小齿轮齿数、增加大齿轮齿数，从而达到增大升降器传动比目的。而手动升降器传动比越大玻璃运行速度越慢。

推荐传动比取值12～28之间。

3.3平衡弹簧的设计计算

平衡弹簧厚度2～3.5mm，宽度5～9mm，弹簧钢卷制4～6圈的螺旋状卷簧，除了在升降器上升、下降时起到缓冲作用外，他还是玻璃上升、下降过程的蓄能装置。在玻璃下降时，平衡弹簧旋紧而张力增大，使玻璃下降较平稳；而玻璃上升时，弹簧的张开弹力可减轻升降器主动驱动部分的部分负担，提高零件的寿命。

3.4大、小齿轮设计

为使升降器的齿轮副传动比增大，小齿轮齿数应尽可能小。考虑到传动副的平稳性、折齿强度以及加工性，一般取齿轮所允许的最小值6～8齿，模数取2.0或2.25.为达到国家汽车玻璃升降器行业标准（QC/T626）中14.7Nm的过载负荷而不断齿的要求，通常采用加大小齿轮变为系数、齿根圆或采用模数大一些的小齿轮，以使小齿轮单齿折齿强度达到20Nm左右。

大齿轮(齿板)一般采用25号钢板，因为一般钢板厚度在3.5mm以下，热处理容易变形，因此对于外形尺寸大的大齿轮不适合通过进行渗碳、淬火等热处理工艺提高齿面硬度，只能采用含碳量较高、表面硬度高的钢板，以提高大齿轮耐磨性。

4、结论

本论文概述了叉臂式升降器的设计选择、布置的计算方法。在产品设计中通过产品设计分析、要点确认等，减少了反复设计，避免设计问题的出现，此论文应用于此类型的所有车门玻璃升降器的设计及布置，方便我公司后期各车型叉臂式升降器的设计与开发工作。

[1] 莫建伟,韦乐侠.汽车交叉臂式玻璃升降器设计要点讨论[J]. 汽车技术,2009,4:19～22.

Door Checker Layout and Design

Tang Xiaoyan, Lei Xueming
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）

As an important part of the door system, the glass elevator ensures the glass to adjust the scope and the flexibility of the performance .It Bears the comfort and beauty of the opening and closing of the glass.Combined with our work experience, this paper expounds the basic layout and design principles of the fork arm type glass elevator.

Fork arm type glass elevator; Layout; Design principles

∶U463.83+5

∶A

∶1671-7988 (2016)09-86-02

唐小艳（1990—），女，助理工程师，就职于安徽江淮汽车股份有限公司，从事车门设计。