汽车电动门窗玻璃升降系统结构分析与优化思路探索

摘 要：科技的快速发展使得汽车制造技术取得了巨大的进步，但与此同时，人们对于汽车安全、平稳、便捷等面也提出了更高的要求。汽车电动门窗是体现汽车设计的一个重要内容，努力对其进行优化和改善，是当前汽车行业的一大热点话题。笔者就汽车电动门窗玻璃升降系统的结构以及其结构优化进行了以下的探究和论述。

关键词：汽车电动门窗；汽车起重机；玻璃升降器

汽车的门窗玻璃有为车内人员提供安全保护，必要时进行自动闭锁防止被盗等功能，因此它是汽车综合性能的重要组成部分。但在实际生活中，由于众多厂家生产技术高低不一，结构优化不彻底，经常发生各种由汽车门窗引起的安全事故。通过分析自动式和手动式两种汽车门窗升降系统，笔者发现，与手动式比起来自动式汽车门窗升降系统安全性能更好，应用也更为普遍，所以笔者将对自动式汽车门窗支臂式升降系统进行分析论述。

一、汽车门窗玻璃升降器的分类与结构

汽车门窗玻璃升降器的种类众多，常见玻璃升降器主要有以下几种。

1.支臂式玻璃升降器

支臂式玻璃升降器是一种刚性条件较好，安全性较高，制作工艺也比较简单的玻璃升降器，它同时还有支撑范围广、工作较为稳等优点。但由于支臂式玻璃升降器的组成元件大都是金属材质，所以其结构重量较大，工作时会产生一定的声音，且所受到的工作阻力也比其他类型较大。根据以上特点可以看出，支臂式升降器一般是用在一些中档以下的小轿车、较高档的商务车以及货车，而高档次的轿车等很少使用。

支臂式升降器一般是通过设置在汽车内板上坐板的电动机或者手动装置来实现的。其中操作部件与系统的扇形齿板连接，主动臂和扇形齿板固接，并且主动臂与坐板、短滑槽与内板也进行了相应的固接，而主、被动臂则通过短滑槽中心的细孔焊接在一起。主动臂与被动臂各自的一个滚轮又分别在长滑槽内嵌如，长滑槽和剥离托架相连接，被动臂的一个轮镶嵌在短滑槽里边，这样最终就能达到汽车玻璃升降的目的。支臂式升降器根据动力分为自动和手动之分。电动支臂式升降器主要依靠电动机进行带动，它包含电动机、齿板、大小臂、座板、长短滑槽等原件，且电动机还必须设置相应的过流保护功能。手动支臂式玻璃升降器主要的不同之处在于通过一个手摇装置进行操作，且手动式玻璃升降器都需要给手摇装置安装一定的主动弹簧，防止玻璃随车进行跳动。

2.绳轮式玻璃升降器

这种升降器的构成元件较少，因此质量较小，结构也比较单一，可靠性也较高。但由于结构原因绳轮式玻璃升降器的支撑广度较差，钢丝布置繁杂，自动化程度也较低。该类升降器主要在一些高档类汽车之中。

3.软轴式玻璃升降器

软轴式玻璃升降器构成也比较单一，结构较为简单，稳定性能较好，但这种升降器也有的制作过程繁杂的缺点。

4.带式玻璃升降器

带式玻璃升降器的最主要特点是组成元件少（其中塑料材质居多），总体质量较小且工作稳定低噪。但这种升降器对其塑料元件强度等方面的要求比较严格，所以收到了塑料元件质量的影响。

二、支臂式玻璃升降器的优化

支臂式玻璃升降器按动力方式分为手动式和自动式，其中自动式主要是通过电动机进行工作带动。但与手动的方式比起来，电动机带动的支臂式玻璃升降器能够更简单的进行检测和优化，从而满足人们对于升降器的意愿，所以笔者将以电动机带动的支臂式升降器为对象进行优化分析。该优化方法也可以应用在手动支臂式玻璃升降器上。

1.支臂式玻璃升降系统的优化对象

自动支臂式玻璃升降器的结构优化主要是对于电动机以及减速装置的优化，在它们二者形成的系统中，电动机必须要拥有体积、噪音、质量、受干扰都比较小，但保护性能、安全性、可靠性都比较高的特点。当前我国汽车门窗升降系统中使用的电动机都具有严重的故障率高、使用时限较短的特点，所以通过玻璃升降系统的优化，就能够在一定程度上通过减轻电动机带动载荷、增加门窗升降稳定性、减小电动机噪音等途径，实现电动使用年限的增加。与此同时，通过玻璃升降系统的优化，还能够缩小电动机产生的电磁波干扰区间，从而减小对车内其他元件的不良影响。

2.支臂式玻璃升降系统的优化过程

通过对支臂式玻璃升降器电动机相关数据模型的分析，可以得出支臂式玻璃升降器的结构优化是一种约束非线性型的优化，所以笔者决定应用目前针对约束非线性工程优化问题使用最为普遍和有效的一种方法，即复合形方法。这种方法应用在支臂式玻璃升降器优化的问题上的主要工作步骤是，最开始先进行有关的参数的设定，紧接着在进行复合行的优化设计，然后再将优化出的结果进行有效输出，最后在描绘出关键点的曲线图形以及转矩的输出。使用一种能够产生较为稳定转矩的目标函数，能够极大地加长电动机的使用时限。方案可以采用VC++工具以及复合形方法制作出一套计算工具，进行实际的运算。

三、结论

通过对支臂式玻璃升降器的分析，得出升降器主动臂的转矩关系方程式，也就是电动机的转矩关系方程式，根据电动机稳定性及低故障率的追求，选择出合理的目标函数然后使用复合形方法进行结构优化。升降器的优化要对电动机的工作转矩专题进行准确的优化，所以要根据其转矩的方程选择合理的目标函数。与此同时，还必须进行多目标函数的优化分析，这样才能产生更理想的优化结果。使用复合形法的优化经过了相关系数的设定、复合形具体优化、优化结果的输出、电动机曲线图型的制作、转矩的输出等过程步骤。

结束语

汽车电动门窗玻璃升降系统对于汽车的安全与舒适有重要的作用，但在实际生活中因为玻璃升降器故障所引发的事故也频频发生，与此同时，人们对于行车品质的追求也使得汽车行业对玻璃升降系统的必须不断发展更新。本文对目前各种使用较为广泛的玻璃升降器进行了一定的介绍，着重对支臂式玻璃升降器的结构及优化进行了分析和论述。由于笔者能力和文章篇幅的限制，文章中很多问题都未能进行深入的分析和讨论，但笔者还是希望本文的论述能对广大汽车行业的从业者提提供一定的借鉴和帮助。■

参考文献

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