交叉臂式玻璃升降器布置設(shè)計(jì)

唐小艷，雷學(xué)明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

交叉臂式玻璃升降器布置設(shè)計(jì)

唐小艷，雷學(xué)明

（安徽江淮汽車股份有限公司，安徽 合肥 230601）

∶車門玻璃升降器作為側(cè)門系統(tǒng)中一個(gè)重要功能件，它保證了玻璃調(diào)整范圍和操縱靈活性的性能指標(biāo)、承載著開啟和關(guān)閉車窗所需的舒適性要求、外觀美學(xué)要求，另外還有安全性要求、乘坐舒適性要求等等。文章主要結(jié)合自身設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了交叉臂式玻璃升降器的基本布置和設(shè)計(jì)原理及方法。

∶交叉臂式玻璃升降器；布置；設(shè)計(jì)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設(shè)計(jì)概述

一般來說，交叉臂式升降器由“主動(dòng)臂1”、“短導(dǎo)槽2”、“從動(dòng)臂3”、“齒板4”、“鎖止機(jī)構(gòu)5”、“平衡卷簧6”，“玻璃托架7”等組成。如下圖1所示：

圖1　典型交叉臂式升降器結(jié)構(gòu)

2、交叉臂式玻璃升降器設(shè)計(jì)

2.1根據(jù)玻璃實(shí)際運(yùn)行軌跡進(jìn)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；

同時(shí)，要保證玻璃升降器上、下止點(diǎn)與鈑金及其他件間隙在10mm以上。

圖2　行程匹配圖

2.2升降器大小的選擇

升降器大小是指主臂長度，主臂長度小，則升降器交叉支撐的寬度小，玻璃的穩(wěn)定性差；相反，主臂長度越大，升降器支撐玻璃的穩(wěn)定性越好。

主臂長度受到以下因素的限制：

主臂頂端滾輪運(yùn)動(dòng)圓弧軌跡應(yīng)與門鎖布置區(qū)保證10mm以上的間隙；

主臂長度增加需要相應(yīng)增大扇形齒板半徑，增加升降器質(zhì)量。

升降器支撐中心區(qū)與玻璃質(zhì)心線的布置。

圖3　支撐中心區(qū)域與玻璃質(zhì)心的布置

支撐中心區(qū)域與玻璃質(zhì)心的布置如圖所示，交叉臂的旋轉(zhuǎn)中心從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)時(shí)在Y方向的投影區(qū)稱為升降器支撐中心區(qū)。交叉臂式升降器支撐玻璃的兩個(gè)支撐點(diǎn)比繩輪式升降器支撐點(diǎn)寬得多，在升降器支撐中心區(qū)內(nèi)玻璃質(zhì)心的少量偏移對(duì)升降器支撐玻璃的穩(wěn)定性幾乎沒有影響。

3、交叉臂式玻璃升降器的布置

3.1升降器與玻璃受力分析

圖5　升降器上升階段受力分析

如圖5所示對(duì)對(duì)玻璃進(jìn)行受力分析有：

式中：F'為升降器上升時(shí)玻璃受的力是兩側(cè)呢槽對(duì)玻璃的摩擦力；為內(nèi)、外劈水條對(duì)玻璃的摩擦力；G'為玻璃所受的重力。

對(duì)升降器進(jìn)行受力分析：

式中：i是升降器大、小齒輪的傳動(dòng)比；R'是升降器主臂長；α為中位線夾角；M是手柄的啟動(dòng)力矩。

聯(lián)立式（1）、（2）有：

可知：在上止點(diǎn)處平衡彈簧對(duì)玻璃的支撐力最小，升降器所需要的驅(qū)動(dòng)力矩M達(dá)到最大；當(dāng)玻璃下降到下止點(diǎn)時(shí)平衡彈簧收縮最大、反彈力最大，升降器所需克服的力矩也會(huì)達(dá)到最大值。

3.2升降器傳動(dòng)比的選取

齒輪傳動(dòng)比越大，升降器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)所需要的啟動(dòng)力矩越小，因此設(shè)計(jì)時(shí)可減少小齒輪齒數(shù)、增加大齒輪齒數(shù)，從而達(dá)到增大升降器傳動(dòng)比目的。而手動(dòng)升降器傳動(dòng)比越大玻璃運(yùn)行速度越慢。

推薦傳動(dòng)比取值12～28之間。

3.3平衡彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算

平衡彈簧厚度2～3.5mm，寬度5～9mm，彈簧鋼卷制4～6圈的螺旋狀卷簧，除了在升降器上升、下降時(shí)起到緩沖作用外，他還是玻璃上升、下降過程的蓄能裝置。在玻璃下降時(shí)，平衡彈簧旋緊而張力增大，使玻璃下降較平穩(wěn)；而玻璃上升時(shí)，彈簧的張開彈力可減輕升降器主動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分的部分負(fù)擔(dān)，提高零件的壽命。

3.4大、小齒輪設(shè)計(jì)

為使升降器的齒輪副傳動(dòng)比增大，小齒輪齒數(shù)應(yīng)盡可能小?？紤]到傳動(dòng)副的平穩(wěn)性、折齒強(qiáng)度以及加工性，一般取齒輪所允許的最小值6～8齒，模數(shù)取2.0或2.25.為達(dá)到國家汽車玻璃升降器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QC/T626）中14.7Nm的過載負(fù)荷而不斷齒的要求，通常采用加大小齒輪變?yōu)橄禂?shù)、齒根圓或采用模數(shù)大一些的小齒輪，以使小齒輪單齒折齒強(qiáng)度達(dá)到20Nm左右。

大齒輪(齒板)一般采用25號(hào)鋼板，因?yàn)橐话沅摪搴穸仍?.5mm以下，熱處理容易變形，因此對(duì)于外形尺寸大的大齒輪不適合通過進(jìn)行滲碳、淬火等熱處理工藝提高齒面硬度，只能采用含碳量較高、表面硬度高的鋼板，以提高大齒輪耐磨性。

4、結(jié)論

本論文概述了叉臂式升降器的設(shè)計(jì)選擇、布置的計(jì)算方法。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析、要點(diǎn)確認(rèn)等，減少了反復(fù)設(shè)計(jì)，避免設(shè)計(jì)問題的出現(xiàn)，此論文應(yīng)用于此類型的所有車門玻璃升降器的設(shè)計(jì)及布置，方便我公司后期各車型叉臂式升降器的設(shè)計(jì)與開發(fā)工作。

[1] 莫建偉,韋樂俠.汽車交叉臂式玻璃升降器設(shè)計(jì)要點(diǎn)討論[J]. 汽車技術(shù),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

唐小艷（1990—），女，助理工程師，就職于安徽江淮汽車股份有限公司，從事車門設(shè)計(jì)。