汽車電動玻璃升降器臺架試驗方法優化研究

周革，呂律

(1.蕪湖市產品質量監督檢驗所，安徽蕪湖 241007；2.國家汽車零部件產品質量監督檢驗中心(蕪湖)，安徽蕪湖 241007)

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汽車電動玻璃升降器臺架試驗方法優化研究

周革1，2，呂律1，2

(1.蕪湖市產品質量監督檢驗所，安徽蕪湖 241007；2.國家汽車零部件產品質量監督檢驗中心(蕪湖)，安徽蕪湖 241007)

摘要：通過對汽車電動玻璃升降器工作特性和試驗標準的研究，提出玻璃升降器摩擦阻力連續可變加載、實車工況多行程動作的臺架試驗控制方法，優化并建立了相應的試驗平臺，使試驗方法更接近于實車實際使用工況。

關鍵詞：電動玻璃升降器；臺架試驗控制方法；實車工況；優化

0引言

電動玻璃升降器是汽車中的一種重要零部件，其使用靈活性、可靠性直接影響汽車的安全與使用。臺架試驗是評價產品性能和質量最為直接和有效的手段，不僅能夠在升降器開發階段快速了解產品的性能，同時能夠大大降低整車開發后期的風險。

1999年和2000年我國先后發布了玻璃升降器兩項行業標準QC/T 626-1999《汽車玻璃升降器》和QC/T 636-2000《汽車電動玻璃升降器》，2008年和2014年分別對QC/T 626和QC/T 636進行了修訂，這兩項標準規定了玻璃升降器的技術要求、試驗方法和檢驗規則。標準的頒布對提高我國玻璃升降器產品的質量、促進新產品開發都起到了一定的推進作用。

1升降器臺架試驗模擬負荷研究

1.1升降器實車運動負荷分析

如圖1所示，玻璃升降器在實車上的負荷主要由玻璃重力和玻璃與導向槽間的摩擦阻力兩部分組成。玻璃重力為一定值。玻璃與導向槽間的摩擦阻力的大小會隨著玻璃與導向槽接觸長度的變化而變化，見公式(1)；其方向也會隨著玻璃運動方向的改變而改變。摩擦阻力方向與升降器運動方向相反，玻璃上升時，玻璃重力與摩擦阻力方向一致；玻璃下降時，玻璃重力與摩擦阻力方向相反，見圖1。

圖1　運行方向與受力方向的關系

f=μ·(L1+L2)=μ·L

(1)

式中：f為玻璃與導槽間的摩擦力，N；

μ為實車玻璃與導向槽間的接觸摩擦阻力系數，N/mm；

L為實車玻璃與導向槽間摩擦部位的長度總和，mm。

1.2升降器臺架試驗模擬負荷加載方式優化

行業標準中關于臺架模擬試驗的負載加載方法較為簡單，即以實車升降器運動時的玻璃重力和玻璃與導向槽間的摩擦阻

力之和以配重放置恒定加載，這與實車車門負載存在一定的差距。

試驗中，作者將負荷分為玻璃重力和摩擦阻力兩部分分別加載。玻璃重力通過與實車玻璃等質量的配重塊加載到升降器托架上。對于摩擦阻力的加載，則通過位移傳感器實時檢測玻璃升降器實際位置，判斷升降器運行方向控制加載方向，按照設定的摩擦阻力與摩擦部位接觸長度的函數關系給磁粉阻尼器連續變化的加載信號，實現方向和大小連續可變的摩擦阻力模擬加載，載荷通過纏繞在繞線轉盤上的鋼絲繩傳遞到升降器玻璃托架上，見圖2。這種加載控制方式使玻璃升降器臺架試驗的模擬負荷更接近于實車狀態。

圖2　摩擦阻力加載結構示意圖

2升降器實車工況多行程動作耐久性試驗方法研究

2.1升降器運行工況分析

行業標準QC/T 636-2014中對升降器工作循環的定義為“玻璃上升到上止擋，堵轉1 s，常溫斷電休息15 s(高低溫下休息30 s)，然后通電使玻璃下降到下止擋，堵轉1 s，斷電15 s(高低溫下休息30 s)”，即滿行程往復運動，國內檢測機構設備多依照該方式配置。但在實際使用中，有從底端(頂端)升(降)至中間位置、從中間位置升(降)至頂端(底端)、從中間位置升(降)至中間位置等多種工況頻繁出現，采用多行程動作耐久性考核方法，更接近實際使用狀態。一些主機廠已提出了這方面的試驗需求。圖3為一種多行程動作循環示例。

圖3　多行程動作循環示例

2.2升降器多行程動作耐久性試驗的實現和優化

2.2.1多行程動作精準控制的實現

系統采用兩種方式實現。對于模擬臺架試驗，采用拉線位移傳感器與玻璃托架連接，可實時隨升降器上下移動，通過位移數據控制升降器動作行程；對于實車門試驗，由于升降器安裝在車門內部，而且玻璃在下降到下止檔后可能會完全進去門內，傳感器無法與升降器或玻璃進行直接連接，因而采用光纖傳感器感應玻璃位置，使升降器到達預定位置后自動切換到下一個動作。

2.2.2運行參數的監控和報警功能的優化

行業標準和企業標準均要求升降器耐久性試驗后的基本性能與試驗前偏差不能超過一定的限值。耐久性試驗過程中，工作電流、堵轉電流、運行速度等基本性能參數一旦與試驗前的偏差超過標準限值，試驗就沒有繼續進行的必要，而且及時發現性能衰變發生的時間和完成的循環次數對于分析產品質量問題和后續改進十分重要。因此，作者在程序中增加了工作電流、堵轉電流、運行速度3項常規性能參數的監控和保存功能，并通過與預先設定的允許范圍比較進行報警。

優化前，程序“動作”選項有“上升”、“下降”、“停止”3項可選，能滿足多行程動作循環步驟設置的需要，但無法給上升電流、下降電流、上升堵轉電流、下降堵轉電流等參數的計算和判斷提供識別點。因此，將該選項改為“上升”、“下降”、“上升堵轉”、“下降堵轉”、“停止”5個選項便于計算和判斷。

多行程動作循環由于一個工作循環中存在著多次不同行程循環過程的組合，在工作電流和運行速度的監控和報警判斷上存在一定的難度。通過優化，作者在程序中增加了選擇“報警”階段的字符段，選擇每個工作循環中與基本性能試驗循環步驟一致的滿行程循環作步驟與預設值比較進行報警。優化后的監控和報警程序定義見表1。

表1　耐久性試驗監控和報警程序定義

2.2.3熱保護后停頓設置的優化

耐久試驗過程中，升降器電機長時間工作和堵轉后會讓熱保護器斷開，試驗中斷，如未及時發現會導致試驗進度的延誤。同時，由于耐久性試驗時間長，熱保護器斷開的頻率較高，如完全靠人工值守會增加很大的工作量。因此，作者對耐久性試驗控制程序進行了優化，增加了熱保護器工作后停頓時間的設置并實時檢測熱保護器恢復時的電機電流，保證了耐久試驗持續穩定的進行。

3結束語

在對電動玻璃升降器實車工作特性和行業標準研究的基礎上，分析了現有臺架模擬試驗方法與實車工況的差距，提出更為精準的玻璃升降器摩擦阻力連續可變加載、實車工況多行程動作的臺架試驗控制方法，優化并建立了相應的試驗平臺，使試驗方法更接近于實車實際使用工況，為企業的產品研發和試驗驗證提供了有力的技術手段。

參考文獻:

【1】全國汽車標準化技術委員會.QC/T 626-2008汽車玻璃升降器[S].北京:中國計劃出版社,2008.

【2】全國汽車標準化技術委員會.QC/T 636-2014 汽車電動玻璃升降器[S].北京:中國計劃出版社,2014.

【3】徐安定,胡小平,楊世錫.車窗玻璃升降器性能檢測臺設計[J].機電工程,2005,22(8):19-22.

【4】劉湖平.基于LabVIEW的玻璃升降器性能試驗臺系統研究[J].上海汽車,2015(1):32-35.

Optimization Research on Bench Test Method for Vehicles Electric Windows Regulator

ZHOU Ge1,2，LV Lv1,2

(1.Wuhu Institute of Product Quality Supervision, Wuhu Anhui 241007,China；2.National Center ofSupervision and Inspection on Auto Parts Products Quality(Wuhu), Wuhu Anhui 241007,China)

Abstract:According to the analysis of working characteristics and test standards to vehicle electric windows regulator, a control method to frictional resistance continuous variable loading and multiple stroke moving based on the real vehicle conditions was given. The relevant test platform was optimized and established, making the test method close to real vehicle actual working condition.

Keywords:Vehicle electric windows regulator; Bench test control method; Real vehicle conditions；Optimization

收稿日期：2015-07-29

基金項目：2013年安徽省質量技術監督局科技計劃項目(13zj37008)

作者簡介：周革(1983—)，男，碩士，工程師，主要從事汽車零部件產品的設計開發及檢測技術研究。E-mail：ge_zhou@126.com。

中圖分類號:U467.523

文獻標志碼：B

文章編號：1674-1986(2016)01-055-03