汽车玻璃升降系统失效故障及设计优化分析

代启文 杨新帅 刘道鑫

摘要：汽车玻璃升降系统在使用过程中有可能因为电机故障、机械结构变形和卡顿、钢丝绳断裂等原因而停止工作，而这些问题的出现也反映出其在设计过程中存在较大的优化提升空间。首先介绍了汽车玻璃升降系统的结构特点和工作原理，然后介绍了其在运行过程中经常出现的故障类型和原因，最后在此基础上提出优化相关设计的基本思路。

关键词：汽车玻璃升降系统;失效故障;设计优化

引言：

汽车玻璃升降系统中包括电力控制线路、直流电机、连杆结构以及钢丝绳等，任何一个组件出现故障，都会导致玻璃升降系统无法正常运行。玻璃升降系统使用非常频繁，容易产生故障。在汽车设计和制造中要加强对玻璃升降系统的优化，使其达到良好的可靠性，重点是提高电机、钢丝绳、连杆装置的性能。

一、汽车玻璃升降系统的结构特点

第一，结构组成。1）动力装置。汽车玻璃升降系统分为手动和电动两种，目前主要是电动。其核心的动力装置是玻璃升降电机，这种电机采用直流电，整个升降装置依靠电机产生的电力动力完成玻璃的控制;2）控制系统。这一部分具有多个组件，典型的包括丝桶、钢丝绳、玻璃升降器总成、车门玻璃托槽等。3）蜗轮蜗杆。这装置的作用是控制玻璃在升降过程中的速度，尤其是在玻璃接近车门顶部位置上限时。该装置可作用于两个升、降两个方向，因而能够旋转，在工作条件下产生的噪声也非常小。

第二，工作原理。每一個车门内安装有专门的直流电动机，该电机设计有两个工作方向，分别控制升、降，电动机根据转换开关来判断具体的转动方向。电动机运行速度较快，在其主轴上安装有专门的涡轮减速装置，控制玻璃的升降速度。电动机作用于安装在丝桶中的钢丝绳，使其驱动连杆装置，将玻璃整体推举起来。连杆为X型，上部设置有托架，底部在轨道上运行，调节连杆托架的高度。

二、汽车玻璃升降系统常见故障

（一）机械结构故障

从汽车玻璃系统的工作原理可知，钢丝绳、连杆装置（可滑动支架）发挥着非常关键的作用，电动机产生的作用力要借助这些机械结构才能传导到车门玻璃上。但是这些机械结构在长期工作中也会产生一定的磨损、变形或者卡顿，进而导致玻璃的升降功能受到严重的干扰。例如，当钢丝绳打折、交错或者断裂时，无法在连杆装置上产生足够的作用力。另外，连杆的滑动结构也可能受损[1]。因此，在设计车门的机械结构时要充分研究钢丝绳和连杆机构的运行方式，通过大量的可靠性实验不断加以优化。

（二）电机故障

电机产生了动力，一旦电机出现故障，玻璃升降系统会立即停止工作。由于车门升降系统使用非常频繁，这就要求电机达到良好的可靠性和足够的使用寿命。国内电机产品的质量和性能已经取得了长足的发展和提高。但是电机毕竟是消耗品，长期使用必然存在损毁的风险，主要的问题包括线路烧蚀、接触不良等。电机在制造过程中还会产生一些焊点，而这些焊点有可能存在未焊透、虚焊之类的问题。车辆在行驶的过程中经常受到颠簸和振动，也可能对电机产生损坏，造成脱焊。

（三）控制系统故障

汽车车门玻璃升降系统的转换按钮、电机电源线路等起到非常重要的控制作用，这些线路在使用过程中可能出现断路的问题，导致电源通路中断。连杆装置要和滑槽配合运行，滑槽在长期的使用中存在变形、开裂、螺栓松动以及灰尘阻塞等风险。当玻璃升降系统出现故障后，要检查这些控制结构是否运行正常，必要时可拆开车门，对其进行清理、紧固、调整或者更换。

（四）异响

汽车玻璃升降系统内部的机械结构众多，丝桶和钢丝绳、连杆机构和滑槽、玻璃和车门之间都存在相互摩擦的情况，如果车门内部安装不规范，如螺丝未充分紧固、机械结构变形等。这些情况会增加其在运行过程中的摩擦力，进而导致异响。

三、汽车玻璃升降系统优化设计

要有效地优化汽车玻璃升降系统，就要充分研究其内部的运行方式，尤其要关注电机和各类机械结构。因此，在车门安装完成之后，可利用示波器对电机运行过程中的电流变化规律进行研究，主要是观察其是否存在较为明显的波动。正常情况下，如果机械结构受力均匀，电机的电流也会呈现出明显的线性规律，如果运行时出现卡顿，受力不均匀，电流在示波器中具有产生较大的波动[2]。优化内容涵盖以下几个方面。第一，电机选型。这类产品的生产厂家众多，产品质量参差不齐，在选型中要突出电机的可靠性。汽车企业在设计和制造的过程中都会进行大量的可靠性实验，电机应该作为重点内容。第二，加强机械装置耐磨损性和结构强度。提高机械强度可使其在后续的使用中降低变形和磨损的风险，这样也能减少噪音，例如，强化滑槽、连杆装置的强度。第三，优化玻璃升降的实现方式。现有的汽车玻璃升降系统主要依靠机械结构的相互作用来实现，在具体运用中可根据实践效果来优化其运行方式，如简化现有结构、减少摩擦作用等。这一点有赖于材料、电机、工业控制技术的全面提升。

四、结束语

汽车玻璃升降系统受到电机、电力控制线路、转换按钮、连杆装置以及钢丝绳等多种结构的限制，而这些组件在运行过程中可能出现故障。电机存在线路烧蚀、焊点脱落等故障风险，钢丝绳存在打折、断裂、卡顿之类的问题。汽车制造企业可利用示波器观察电机在运行时的电流波动情况，同时强化易变性和磨损的机械组件，并且尽可能改进其运行原理。

参考文献：

[1]茅卫东，周俊锋，王成文，等.汽车玻璃升降系统失效故障探究及设计规避[J].汽车工艺师， 2019（9）：4.

[2]周菲菲，多帅，王艳.汽车玻璃升降器常见故障问题的分析与研究[J].汽车世界， 2019（18）：1.

作者简介：代启文（1997.05-），男，汉族，河南信阳人，本科。研究方向：车辆工程专业