电动玻璃升降器的分析与设计.doc

1、电动玻璃升降器的分析与设计摘要随着机械与电子、电气的结合的不断加深，汽车玻璃升降器已经快速地从由统的手摇式玻璃升降器向近现代电动式玻璃升降器转变，并逐步向高新型智能电动玻璃升降器过渡。电动玻璃升降器就是在传统玻璃升降器的基础上，加上电动机与减速装置。电动机与减速器是电动玻璃器的关键，设计时应根据不同的要求选择电动机，确定蜗轮蜗杆减速器的相关参数。另外还要与电气结合，实现可控式人性化的电动玻璃升降器。设计玻璃升降器时，还要考虑材料的选用以及制造工艺和安装工艺。绳轮式电动玻璃升降器是一种比较流行的电动玻璃升降器，主要由钢丝绳、导轨、电动机、蜗轮蜗杆减速器等组成。关键字：玻璃升降器；机械；电气；电动

2、机；蜗轮蜗杆减速器THE ANALYSIS AND DESIGN OF THE ELECTRIC GLASS ELEVATORABSTRACTAlong with the deepening of the combination of machinery and electric, electronic, automotive glass elevators have rapidly by the system from manual glass elevators to modem electric glass elevators, and gradually make a transiti

3、on to high new intelligent electric glass elevators. Electric glass elevators are on the basis of the traditional glass elevators, plus the motor and speed reducer. Motor and reducer is the key of electric glass apparatus, when design, choose different motor according to different requirements, make

4、 out the related parameters of worm gear and worm gear reducer. Also, combined with electronic, to achieve controlled humanized electric glass elevators. When glass elevator design, consider the selection of material and manufacturing process and installing process.Rope wheel electric glass elevator

5、 is one of a popular electric glass elevator, mainly by the steel wire rope, guide rail, motor, and worm gear reducer, etc.KEY WORDS: Glass elevator; machinery; electric; motor and worm gear reducerII目录摘要.IABSTRACT.II目录.III一、概论.11.1电动车窗.11.2电动门窗玻璃升降器.11.2.1 电动油压式玻璃升降器.11.2.2 绳轮式门窗玻璃升降器 .11.2.3 交臂式门窗

6、玻璃升降器.11.2.4 软轴式门窗玻璃升降器.11.2.5 几种常见的电动车窗玻璃升降器示意图.11.3电动车窗的应用与发展.3二、常见电动玻璃升降器的比较.32.1交叉式电动玻璃升降器.32.2绳轮式电动玻璃升降器.32.3软轴是电动玻璃升降器.32.4塑料带式电动玻璃升降器.4三、绳轮式单导轨电动玻璃升降器设计.43.1电机参数确定及选择.43.2机械部分部件的设计及相关参数的确定.43.2.1 蜗轮蜗杆减速器设计.43.2.2 卷丝筒设计.53.2.3 导轨与钢丝绳.63.2.4 滑块（滑动支架）设计要求.63.2.5 玻璃尼槽设计要求.73.2.6 内外劈水条设计要求.73.2.7

7、系统各零部件之间的尺寸匹配要求.83.2.8 POM 材料.93.2.9电动门窗总体布置图.103.3 电气部分设计.103.3.1电动车窗玻璃升降系统的基本电路.103.3.2常见玻璃升降器的电气工作原理.11四、防夹电动玻璃升降器.11五、来智能型电动玻璃升降器.12参 考 文 献.13III一、概论1.1电动车窗电动车窗就是通过直流电机驱动玻璃的升与降，取代了传统的手摇式车窗，使得汽车车窗设计更舒适化、人性化、自动化。电动门窗主要由门窗电机、玻璃升降器、控制开关及其控制电路组成。此外，为吸收冲击对机构的影响，一般都装有吸收冲击的缓冲装置。电动车窗主要由车窗玻璃、车窗玻璃升降器、电动机和操

8、作开关等组成。1.2电动门窗玻璃升降器电动门窗玻璃升降器有油压式和机械式两大类。机械式升降器的结构形式有绳轮式、交臂式和软轴式（北京切诺基）。1.2.1电动油压式玻璃升降器电动油压式门窗玻璃升降器由电动机、油筒、连臂机构和控制开关等组成若想升高某车窗玻璃时，按下该窗上升按钮，电路接通，电流即流入电动机，转动油泵以产生高压油。同时电流流入控制该窗的电磁线圈，将油阀打开，压力油进入油压缸中将活塞推动，经连杆装置，使风窗玻璃上升。若欲降低某窗玻璃时，按下该窗下降按钮，电磁线圈有电流进入，使油阀打开，此时电动机不转，无压力油，风窗玻璃连杆受弹簧力的作用，将油压缸中的油压回贮油室，使风窗玻璃下降。1.2

9、.2绳轮式门窗玻璃升降器绳轮式门窗玻璃升降器由滑轮、钢丝绳、张力器、张力滑轮等组成它通过驱动电动机拉钢丝绳来控制门窗玻璃的升降，电动机的输出部分是一个塑料绳轮，绳轮上绕上钢丝绳，钢丝绳上装有滑块，电动机驱动绳轮，带动钢丝绳卷绕，钢丝绳上的滑块带动玻璃，使之沿导轨作上下运动。1.2.3交臂式门窗玻璃升降器常见的交臂式（或称XU交臂式）六窗玻璃升降器，主要由扇形齿板、玻璃导轨及调节器等组成。它的工作原理是：扇形齿板利用驱动电动机的棘轮进行转动，从而带动X臂运动，而使风窗玻璃作上下移动。1.2.4软轴式门窗玻璃升降器软轴式门窗玻璃升降器由软轴、小齿轮等组成。电动机的输出部分是一个小齿轮，通过与软轴上

10、的齿（近似于齿条）相啮合，驱动软轴卷轴卷绕，带动玻璃沿导轨上下运动。1.2.5几种常见的电动车窗玻璃升降器示意图： 图1-1 齿扇式电动玻璃升降器l-电缆接头 2-电机 3-齿扇 4-推力杆图1-2 齿条电动玻璃升降器l-齿条 2-电缆接头 3-电动机 4-小齿轮 5-定位架图1-3 交叉臂式电动玻璃升降器示意图图1-4 绳轮式电动玻璃升降器1-绳轮 2-电机及减速器 3-卷筒 4-玻璃托架图1-5 软轴式电动玻璃升降器1-软轴 2-减速器 3-电机 4-软轴导向槽 5-玻璃安装托架图1-6 塑料带式电动玻璃升降器1-电机 2-减速器 3-塑料带 4-塑料带导向槽板 5-玻璃安装槽板1.3电动

11、车窗的应用与发展电动玻璃升降器在我国诞生于90年代初期，是轿车作为生产资料向消费资料变化的一个特征。最早开始应用于桑塔纳普通型选装车上，称为豪华型轿车，以后在奥迪、捷达、富康等轿车上都开始选装电动玻璃升降器。电动玻璃升降器具有运行平稳，调节自如，不需要人力，给驾驶员与乘客带来舒适感和安全感等优点，因此，目前在中级以上轿车都把电动玻璃升降器作为一种标准配置，用于提升汽车档次。现在，国内市场的中高级轿车，例如奥迪A6、别克君威、东风标致307等都配置了电动玻璃升降器，其他面包车和轿车也慢慢开始大量选用了电动玻璃升降器。目前，大客车、卡车也具有配置电动玻璃升降器的需求。电动玻璃升降器的发展是广阔的。

12、二、常见电动玻璃升降器的比较汽车电动玻璃升降器的结构形式种类繁多，现将近代汽车常用的几种玻璃升降器的结构特点介绍、比较。2.1交叉臂式电动玻璃升降器交叉臂式电动玻璃升降器由电机、减速器和交叉臂三部件组成（如上图1-3）。电动交叉臂式部件与手动式相同，均为13mm厚度的钢板冲压件。这种升降器的优点是：强度高，加工方便，玻璃运行时平稳性好。缺点是：较其他型电动玻璃升降器，重量较大。这种升降器在各种四轮汽车上得到了广泛的应用，但是在豪华型和高速型轿车上很少使用。2.2绳轮式电动玻璃升降器绳轮式电动玻璃升降器由电机、减速器、卷筒和钢丝绳等构成（如上图1-4）。钢丝绳部件与手动式玻璃升降器相同。这种升降

13、器的优点是：零件少，重量轻，结构简单，安装位置可调整。缺点是：安装时必须调整钢丝绳导向板的位置，使其与窗上的玻璃导向槽平行；否则，玻璃运动时，易产生玻璃与导向槽卡住的现象。该升降器主要用于轿车，其他汽车很少使用。2.3软轴式电动玻璃升降器软轴式电动玻璃升降器由电机、减速器和软轴部件组成（如上图1-5）。软轴部件均与手动式玻璃升降器相同。这种升降器的优点是：零件少，结构简单，工作平稳，无噪音，安装位置可调整。缺点是：软轴系由多段钢丝绳外套螺旋弹簧组成，在多段钢丝绳上夹有2mm的绒毛，制造工艺较复杂。该升降器各种汽车均可采用。2.4塑料带式电动玻璃升降器塑料带式电动玻璃升降器由电动、减速器和塑料带

14、等组成（如上图1-6）。塑料带部件与手动式塑料带玻璃升降器相同。塑料带上有孔，用来移动和定位塑料带，控制窗玻璃的升降。这种升降器的优点是：零件数量少，且多数零件为塑料件，故重量轻，工作平稳无噪音。同交叉臂式电动玻璃升降器比较，对于双门型汽车，可减轻3.2Kg，对于四门型汽车，可减轻5Kg。其耐久性已超过2.5万次。缺点是：因要求塑料带必须具有足够的强度、柔性、耐磨性、防老化性，故塑料带材料的合理选用是非常重要的，塑料带的制造亦较困难。该升降器主要用于轿车，是1979年由美国通用汽车公司研制的专利产品，并广泛应用于通用汽车公司生产的各种轿车上。综上四种电动玻璃升降器的比较，电动玻璃升降器的构成，

15、等同于手动式玻璃升降器加上电机和减速器三部分的总和。故装有手动式玻璃升降器的汽车，配装合适的电机和减速器后，即可改造为电动玻璃升降器。因为绳轮式玻璃升降器具有结构简单、质量轻、经济性好、运行时噪音低、易于制造和安装等优点，下文以绳轮式电动玻璃升降器作为研究对象。三、绳轮式单导轨电动玻璃升降器设计单导轨绳轮式升降器的特点是，通过小齿轮转动绕有钢丝绳的卷丝筒，从而带动钢丝绳，钢丝绳通过导槽的两个滑轮定位后，带动滑块上下滑动，从而实现玻璃的升降运动。3.1电机参数确定及选择已知玻璃车窗质量M=50Kg(则每块车窗玻璃质量m=12.5Kg)，如图所示，车窗行程L=40cm，最高速度为v=0.2m/s，

16、电动机电源电压36V。由于玻璃运行时摩擦力是升降器驱动机构的主要负载之一，它的大小对升降器的寿命有重要影响。玻璃运行摩擦力主要受钢丝绳与卷丝筒、玻璃与导槽、胶条配合间隙控制等的影响。若合理设计，玻璃运行摩擦力f可控制在20N以下。玻璃在t=2s内升起，则所需电动机最大平均功率P= =28.5W，最大瞬时功率P1=（mg+f）v=（12.59.8+20）0.2=28.5W。因此，选择体积小、低功率电机，不仅能减小体积，还能节约成本。选择36V，30W的直流电机产品，不妨选用雨田公司生产的“36v,30w直流齿轮电机”，此电机为有刷直流电机，额定电压U=36v，额定功率P=30w，额定转速n0=3

17、200r/min，产品认证ISO9001。3.2机械部分部件的设计及相关参数的确定3.2.1蜗轮蜗杆减速器设计蜗杆选用45钢，表面淬火，表面硬度4555HRC。查表选择蜗杆头数Z1=1，模数m=1，分度圆直径d1=18mm,直径系数q=19。取齿顶高系数ha*=1,径向间隙系数c*=0.2。暂定传动比i=40，蜗轮蜗杆不变位。以下结果均以不变位（x=0）啮合计算。则：蜗轮齿数 Z2= iZ1=40中心距 a=（q+Z2）=(18+40)=29mm蜗杆分度圆（节圆）直径 d1=mq=18mm蜗杆齿顶圆直径 da1=2ha*m+d1=18+211=20mm蜗杆轴向齿距 Px=m=1=3.14mm蜗

18、杆导程 Pz=mZ1=3.14mm蜗杆齿根圆直径 df1=d1-2m(ha*+c*)=15.6mm蜗杆分度圆柱（节圆柱）导程角tan y=Arctan =Arctan =3.2蜗杆齿宽（螺纹长度） b12m =2=12.8mm蜗轮分度圆（节圆）直径 d2=mZ2=40mm蜗轮喉圆直径 da2=d2+2mha*=40+21=42mm蜗轮齿根圆直径 df2=d2-2m(ha*+c*)=37.6mm蜗轮齿宽 b2=2m(0.5+)=9.7mm蜗轮外径beda2+m=43mm由于电机与蜗杆同轴，所以蜗杆转速n1=n0=3200r/min,则蜗轮转速n2=80r/min。蜗轮材料选择高强度、高硬度的聚甲

19、醛塑料。蜗轮蜗杆使用油脂润滑，如黄油等。3.2.2卷丝筒设计卷丝筒带动钢丝绳运动，如图所示:已知v=0.2m/s,则卷丝筒内径d=47mm（卷丝筒的转速与蜗轮转速相同n=n2），考虑到钢丝绳的直径，卷丝筒外径D50mm。卷丝筒的材料可以选用赛钢，关于赛钢，将在下文予以说明。使利用SolidWorks软件制图，获得截图：“图一”（见尾页附图）是卷丝筒工程图，利用Solidworks绘得。3.2.3导轨与钢丝绳玻璃导轨的设计要求玻璃导轨多为滚压件，主要包括本体与安装支架两部分，如图3-1所示。设计一定要确保安装支架的强度，现多采用1.52mm料厚的支架。支架结构必须具备加强筋、翻边等特征以确保其强

20、度。以下是某款轿车导轨安装支架设计优化后有效地解决了玻璃运动过程中抖动问题的案例。通过增加安装支架翻边、增加料厚的方法进行了设计优化，提高了导轨强度。避免了因导轨强度较弱而产生的玻璃运动平稳性差的问题。如图3-2所示。1-本体 2-安装支架 初始状态 t=1.2mm 设计优化后状态t=2mm图3-1 玻璃导轨构成图 3-2 导轨支架优化方案示意导轨在玻璃升降器中是比较重要的零件，导轨的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了一定的难度。因此在选择导轨材料时要考虑易于成型的材料，又因导轨要承受玻璃的重量和玻璃上升时的阻力，导轨又要有

21、一定的强度和刚度。此外，因玻璃升降器安装在内，容易受潮气、水及灰尘的侵蚀，因此要求导轨具有耐腐蚀性能。导轨材料用的较多的是SPCC材料，或者是镀锌板材料如DC51。综上原因，富康轿车车门玻璃升降器导轨选用了08AL镀锌钢板，并采用滚压成型制造工艺，成功的解决了成型刚度的问题，同时又保证了导轨表面光洁无划伤现象。升降器钢丝绳升降器钢丝绳在工作中起传动作用，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2000N，并经过25000次循环无磨损。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。3.2.4滑块（滑动支架）设

22、计要求滑块在工作中主要是安装固定玻璃，并带动玻璃导槽上下运动。因此要求滑块强度高，耐热性好，摩擦系数小。滑块常用的材料有聚甲醛（POM）。滑块设计要注意玻璃的装配定位和装配的方便性，另外滑动部分的结构也很关键，既要求玻璃滑动平稳，又要求滑动摩擦力尽可能小，合理的结构与正确的玻璃安装一般可以控制摩擦力在20N以内，而且不产生噪声。3.2.5玻璃尼槽设计要求车门玻璃的两侧和上部都靠玻璃呢槽进行密封，呢槽材料为三元乙丙橡胶（ EPDM ），通常硬度为7080 （邵尔A）。呢槽装配在玻璃导轨内，能起到缓冲和弥补玻璃导轨制造偏差的作用。为了减小玻璃升降时的摩擦阻力，呢槽唇形部位与玻璃面接触部分需进行表面

23、处理，一般有两种方法：静电植绒、聚氨酯喷涂。静电植绒厚度一般为0.5mm0.8mm，聚氨酯喷涂厚度一般为0.015mm0.02mm。静电植绒及聚氨酯喷涂的质量将直接影响到玻璃升降的阻力，所以在设计中对其耐磨性一定要严格要求。如表3-1项目试验条件 指标 要求聚氨酯喷涂干磨1) 磨耗压力为4.9N； 2) 将试样放置在室温202、相对湿度655的环境中12h后磨损； 3) 速度6065次/min.10000次磨耗后不允许露出基体湿磨1) 磨耗压力为4.9N；2) 将被测样条放置在室温202、相对湿度655的环境中12h后，截取试样于202 的水中再浸泡1h后取出，在湿润状态下磨损，并保持湿润，适

24、时向试样上滴水。 3) 速度6065次/min.10000次磨耗后不允许 露出基体静电植绒干磨1) 磨耗压力为4.9N； 2) 将试样放置在室温202、相对湿度655的环境中12h后磨损； 3) 速度6065次/min.10000次无明显毛束脱落，无裸露部位湿磨1) 磨耗压力为4.9N；2) 将被测样条放置在室温202、相对湿度655的环境中12h后，截取试样于202 的水中再浸泡1h后取出，在湿润状态下磨损，并保持湿润，适时向试样上滴水。 3) 速度6065次/min.10000次（备注：磨耗往复一次计为一次）无明显毛束脱落，无裸露部位表3-1 表面处理耐磨性要求3.2.6内外劈水条设计要求

25、劈水条主要是防止灰尘、雨水进入车内，同时还有隔音，减少赃物挂在车门玻璃上的作用。劈水条一般多为软质聚氯乙烯（PVC）和钢带挤出成型，与玻璃摩擦的表面需进行表面植绒以降低玻璃升降阻力。植绒耐磨性同时要满足表3-1的要求。3.2.7系统各零部件之间的尺寸匹配要求玻璃升降系统各附件之间的尺寸匹配将直接影响到玻璃升降的平稳性、可靠性。是车门玻璃升降系统设计的关键。因车门玻璃大多数是靠自重成型的，根据该工艺特点，玻璃制造精度不是很高，国内目前玻璃轮廓尺寸公差一般能达到表3-2的要求。同时考虑到玻璃导轨、呢槽的制造偏差，设计时要重点关注系统各零部件间的尺寸匹配。表3-2是对不同车型参数进行总结归纳而形成的

26、设计参考值。只有系统合理的尺寸匹配，才能设计出既满足玻璃升降阻力，又能满足密封性能要求的车门玻璃升降系统。尽管不同车型，呢槽、劈水条断面形式会各有差异，但其压缩量基本在表3-2所示范围之内。表3-2中各参数定义如图3-5所示。表3-2 玻璃轮廓尺寸公差项目基准轮廓边 一般轮廓边 公差（mm） 0.751 表3-3 系统匹配尺寸设计参考值序号设计要点设计参考数值备注1呢槽与玻璃根部间隙a（mm）22.5确保车门玻璃密封性能，避免玻璃升降阻力过大2呢槽与玻璃压缩量b（mm）1.22.23玻璃在呢槽中插入量c（mm）464劈水条与玻璃压缩量d（mm）1.22.25玻璃与玻璃导轨弧度相匹配 1.玻璃导

27、轨 2.车门玻璃 3.玻璃呢槽 4. 门内饰板5.外劈水条 6. 内劈水条图3-5 匹配尺寸定义玻璃呢槽、内外劈水条、玻璃之间合理的尺寸匹配，是为了确保车门玻璃具有良好的密封性、合适的玻璃升降阻力。升降器导轨与玻璃、玻璃导轨弧度的匹配是确保升降系统正常升降的关键。实车中出现的玻璃升降卡滞等问题大多是系统弧度不匹配所导致的。系统弧度匹配通常的设计思路是，根据整车造型设计玻璃大面基于玻璃大面的弧度来设计玻璃导轨弧度玻璃沿导轨运动，并通过计算机软件跟踪其轨迹，形成玻璃升降器的运动轨迹线通过升降器的运动轨迹线构造出升降器导轨。特别注意，车门前后两根导轨要是平行关系。3.2.8 POM材料POM塑料又称

28、聚甲醛或赛钢，英文名称：Polyoxymethylene(Polyformaldehyde)。POM（聚甲醛树脂）定义：聚甲醛是一种没有侧链、高密度、高结晶性的线型聚合物。按其分子链中化学结构的不同，可分为均聚甲醛和共聚甲醛两种。两者的重要区别是：均聚甲醛密度、结晶度、熔点都高，但热稳定性差，加工温度范围窄（约10），对酸碱稳定性略低；而共聚甲醛密度、结晶度、熔点、强度都较低，但热稳定性好，不易分解，加工温度范围宽（约50），对酸碱稳定性较好。是具有优异的综合性能的工程塑料。有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能。俗称赛钢或夺钢，为第三大通用塑料。适于制作减磨耐磨零件，传动零件

29、，以及化工，仪表等零件。 POM的一般性能：聚甲醛是一种表面光滑、有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，薄壁部分呈半透明。燃烧特性为容易燃烧，离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色，下端呈蓝色，发生熔融滴落，有强烈的刺激性甲醛味、鱼腥臭。聚甲醛为白色粉末，一般不透明，着色性好，比重1.41-1.43克/立方厘米，成型收缩率1.2-3.0%，成型温度170-200，干燥条件80-902小时。POM的长期耐热性能不高，但短期可达到160，其中均聚POM短期耐热比共聚POM高10以上，但长期耐热共聚POM反而比均聚POM高10左右。可在-40100温度范围内长期使用。POM极易分解，分解温度为240度，分解时

30、有刺激性和腐蚀性气体发生。故模具钢材宜选用耐腐蚀性的材料制作。 POM的力学性能：POM强度、刚度高，弹性好，减磨耐磨性好。其力学性能优异，比强度可达50.5MPa，比刚度可达2650MPa，与金属十分接近。POM的力学性能随温度变化小，共聚POM比均聚POM的变化稍大一点。POM的冲击强度较高，但常规冲击不及ABS和PC；POM对缺口敏感，有缺口可使冲击强度下降90%之多。POM的疲劳强度十分突出，10交变载荷作用后，疲劳强度可达35MPa，而PA和PC仅为28MPa。POM的蠕变性与PA相似，在20、21MPa、3000h时仅为2.3%，而且受温度的影响很小。POM的摩擦因数小，耐磨性好（

31、POMPA66PA6ABSHPVCPSPC），极限PV值很大，自润滑性好。POM制品对磨时，高载荷作用时易产生类似尖叫的噪声。 POM的电学性能：POM的电绝缘性较好，几乎不受温度和湿度的影响；介电常数和介电损耗在很宽的温度、湿度和频率范围内变化很小；耐电弧性极好，并可在高温下保持。POM的介电强度与厚度有关，厚度0.127mm时为82.7kV/mm，厚度为1.88mm时为23.6kV/mm。POM的环境性能：POM不耐强酸和氧化剂，对烯酸及弱酸有一定的稳定性。POM的耐溶剂性良好，可耐烃类、醇类、醛类、醚类、汽油、润滑油及弱碱等，并可在高温下保持相当的化学稳定性。吸水性小，尺寸稳定性好。PO

32、M的耐候性不好，长期在紫外线作用下，力学性能下降，表面发生粉化和龟裂。 POM是常用的汽车用塑料。用塑料取代金属制造汽车配件，可以直接取得汽车轻量化的效果，还可以改善汽车的某些性能，如防腐、防锈蚀、减震、抑制噪声、耐磨等。用POM制造的汽车零件很多，主要有各种阀门，如排水阀门、空调器阀门；各种叶轮，如水泵叶轮、暖风器叶轮、油泵叶轮；轴套及衬套如行星齿轮和半轴垫片、钢板弹簧吊耳衬套；轴承保持架等结构件，各种电器开关及电器仪表上的小齿轮，各种手柄及门销等。蜗轮材料可选用POM，及节约成本又减轻玻璃升降器的重量，同样，卷丝筒也可选用POM塑料，减少总体质量。3.2.9 电动门窗总体布置图电动门窗总体

33、示意图如下图所示：1-盖板 2-电动机及减速器 3-导向套4-钢丝绳 5-玻璃“图二”（见尾页附图）是单导轨绳轮式电动玻璃升降器结构图。3.3电气部分设计3.3.1电动车窗玻璃升降系统的基本电路电动车窗玻璃升降系统一般由电动机、主控开关、分控开关（门窗开关）和门窗升降器组成。其中电动机广泛采用永磁式直流电动机，也有采用双磁场式电动机，如右图所示。电动机内有两组绕向不同的磁场线圈，分别和开关的升、降接点相连，两个磁场线圈分别工作，使电动机能输出正、反两个方向的转动力矩，从而控制车窗玻璃的升和降。电动车窗玻璃升降系统的基本电路如下图所示，在电动机还装有一个断路开关，控制电动机的搭铁线，当车窗玻璃上

34、升或下降到终点时，断路开关把电路切断40s左右，然后再恢复到接通状态。3.3.2常见玻璃升降器的电气工作原理“图三”（见尾页附图）是一种具有4个车门的玻璃升降器电子控制电路，除具有驾驶席主开关外，它还由各个车门开关、乘客车窗玻璃升降的驱动电机，以及前驱动器（包括开关、电机）等组成。手动操作控制玻璃升降当把手柄推向车辆前方时，车窗玻璃即上升。这时，触点A与“UP”（向上）接点相连，触点B处于原来的状态，电机按“UP”箭头方向通过电流，车窗玻璃上升且关闭；当把手离开调节柄后，由于其开关自身的回复力，开关回到中立位置。若把手动调节柄推向前方，类似的，触点A保持原状态，而触点B则与“DOMN”（向下）

35、侧相接，电机所通过电流沿“DOWN”箭头方向，电机反转，玻璃向下移动，直至下降到底。自动控制玻璃升降当把自动旋钮压向车辆前方时，触点A与“UP”侧相接，电机按“UP”箭头方向通过电流，车窗玻璃上升且关闭；与此同时，电阻R上电压下降，此电压加于比较器1的一端，它与参考电压Ref.1进行比较。Ref.1的电压值设定为相当于电机锁止电流值约为15A，通常为比较器1的低电位端（“-”端）；而比较器2的参考电压Ref.2通常设定为小于比较器1的输出，且为高电位端（“+”端）。所以，比较器2的输出为高电位，使三极管正偏而导通，电磁线圈通过较大的电流，其路径为：蓄电池的“+”点火开关“UP” 触点A二极管D

36、1电磁线圈三极管二极管D4、触点B电阻R搭铁（蓄电池“-”）。此电流产生较大的电磁力，吸引驱动器开关的柱塞，使棘爪板向上升，越过棘爪板凸缘的滑锁，在原来位置被锁定，这样即使把手离开自动调节柄，开关仍会保持原来的状态。当门窗玻璃上升至终点位置，在电机上有锁止电流流动，电阻R上的压降增大，当此电压超过参考电压Ref.1时，比较器1的输出由低电位转变为高电位，此时，电容C开始充电，当电容C两端电压上升超过比较器2的参考电压Ref.2时，比较器2则输出低电位，三极管立即截止，电磁线圈中的电流被切断，棘爪板在滑锁内由弹簧的反力被压下，自动调节柄自动恢复到中立位置，触点A搭铁，电机停转。车窗自动下降的工作

37、情况与上述情况相反，操作时只需将自动调节柄压向车辆后方即可。四、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应用，国内外已经使用了防夹电动玻璃升降器。它是在原来的电动玻璃升降器的基础上添加了电子模块（ECU）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。如右图所示，当玻璃上升到一定距离（一般为120mm200mm）时便进入防夹区。在防夹区内，如果玻璃受到一定的外来阻力（65N100N），则玻璃停止上升并立即下降150mm（可调，由汽车厂家确定）；如果玻璃没有遇到外来阻力，则继续上升。为了确保玻璃上升时能够关严，防夹玻璃升降器还具有数据

38、自动修正功能。它对玻璃运行的数据做记录，并且每运行20次就会自动修正一次，即每运行20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的工作状况。避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。电子模块还有自学习功能，它能够根据不同车窗玻璃的实际运行情况，对升降器的性能参数作相应的调整，以适应不同类型的车门。比如基于霍尔传感器的防夹电动玻璃升降器，如下图所示：在关闭的过程中，驱动机构中有电子控制单元(ECU)及霍尔传感器(脉冲发生器)时刻检测电动机的转速，当霍尔传感器检测到转速有变化时就会向ECU传送信息，ECU向继电器发出指令，使电动机停转或反转(下降)，

39、车窗也就停止上升或下降。五、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，电动玻璃升降器的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 30s内，所有车门玻璃升降器的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。参考文献：1汽车工程手册2汽车构造（第二版）3机械制图（第二版）4机械设计（第四版）5工程材料（第五版）6精通AutoCAD电气设计7汽车电路分析（第三版）8AutoCAD工程制图（2007版）9Solidworks2010机械设计从入门到精通10现代轿车电动玻璃升降器的研究与探讨11其他网络资源致谢！15