外后視鏡電動折疊問題的研究

羅詩明 曾琪 徐林邦 梁貴東 鐵盛武

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

外后視鏡電動折疊問題的研究

羅詩明 曾琪 徐林邦 梁貴東 鐵盛武

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

外后視鏡的折疊功能是指汽車兩側的后視鏡，在必要時可以折疊收縮起來，分為手動和電動兩種。目前的中、高檔車上，其后視鏡絕大多數都采用了可折疊式的，而對于手動式的折疊后視鏡，駕駛員必須把手伸出窗外操作或下車折疊，若在行車中需要對其進行調試，既不方便又不安全，因此，目前這種折疊的后視鏡的市場份額在逐漸減少。另外一種就是電動折疊后視鏡，這也是比較普遍的一種，其優點是駕駛員在車內就可以對其進行折疊，汽車啟動時后視鏡會隨之打開。這種小功能在大都市里的路邊停車時候特別有用，后視鏡折疊后能節省很大的空間，同時也規避了因刮碰而折斷的風險。本文對外后視鏡電動折疊的相關問題展開論述，以期為其研究提供參考。

外后視鏡；電動折疊

0 引言

后視鏡折疊功能是指汽車兩側的后視鏡在必要時可以折疊收縮起來，車輛在行車過程中難免發生一些刮碰，后視鏡作為安裝在車輛上寬度最寬的零部件，在造成相擦的情況下，最易受到沖擊，為了最大程度避免擦傷，就需要后視鏡有折疊功能。具有折疊功能的后視鏡，在通過狹窄路段時可以收縮起來，提高了車子的通過性，在駕駛員離開車子的時候，也可以把后視鏡折疊起來，不僅可以保護鏡面，還可以縮小停車泊位空間，有效的避免了刮蹭。而電動后視鏡較傳統的手動后視鏡有著更大的優勢，因此，電動折疊后視鏡的相關問題依然有著很高的研究性。

1 外后視鏡電動折疊的結構設計原理與故障剖析

1.1 后視鏡電動折疊結構

圖1 后視鏡電動折疊結構

圖2 折疊限位結構

外后視鏡電動折疊機構通常是利用銷軸和彈性環的定位塊、電動折疊電機、襯底、彈簧總成到軸承，如圖1所示。

當折疊功能被激活時，底物就會被電動折疊馬達旋轉到銷的中心軸上。上部表面的凸起結構防止定位塊與電動折疊電機一起旋轉。彈簧和彈性環不會由于彈簧的壓縮而與襯底一起轉動。電動折疊電機本身沒有極限限位功能，電折疊是由極限結構控制的。如圖2所示，基板跟隨電動折疊電機旋轉，直到基板上的定位銷于支座的止動裝置。

1.2 電動折疊主要部分的材料

支撐和基板沒有采用常規鋁合金材料的傳統設計，而是應用了PBT工程塑料+50%GF。定位盤的材質為POM[1]，針軸由鋅合金材料制成。

1.3 故障的發生與現象

(1)超負荷折疊工作。后視鏡也是有著壽命周期的，其折疊的次數不是無限的，當超出其行程設計值后，將發生故障。

(2)異常聲音。后視鏡折疊過程出現異常聲音的嘎嘎聲。在產品發生故障后后，在拆卸后的觀察發現，限位銷有破裂的情況，甚至一些限位塊出現完全折斷。在基體和彈簧的表面有非常明顯的磨損。此外，在組裝的過程中，利用白色的油脂涂在大頭針外面來對故障進行檢測，發生故障后，潤滑脂已經變成黑色，并且含有黑色粉碎的顆粒。

1.4 故障原因分析

第一，限位塊破裂或脫落是造成折疊超負荷工作的直接原因。第二，在限位塊塊損壞之后產生的碎屑落入銷和基板的軸中，這可能是造成異常聲音產生的因素。同時，基板的表面越來越磨損，磨損造成表面的不平坦也可能是一個重要的原因。油脂變黑并含有破碎的顆粒的事實也可以證明上述的分析。什么原因導致限位塊破裂或斷裂？異常聲音產生的主要原因是什么？為了解釋諸多疑問，我們從產品結構和材料的兩個方面著手研究，并進行了大量的測試。

2 結構設計的缺陷與解決措施

折疊限制的主要工作由限制機構來進行控制的，產品使用的電動折疊馬達的輸出扭矩為2.5 N.m。如圖3所示，基準平面與旋轉中心的距離為8 mm，極限平面上的壓力為312 N。根據測量與校核，得出限制表面沉積的影響量為9.3 mm2，因此可以得知，限位平面上的壓強值為33.5 MPa。在耐力試驗中，只有200個循環便有故障產生。可是按照設計說明來看，功率折疊功能必須完成20 000次的折疊測試。其中存在的差距還不小，在進行沖擊試驗后，兩邊限位均碎裂的狀態。這是限位塊開裂或破裂的主要原因。

在對故障零件進行測試后，基材表面和彈簧表面有明顯磨損現象，磨損表面粗糙，圓形磨損痕跡和銷軸不在一條直線上。工作時彈簧和基板之間的相對運動，由于摩擦產生了異常聲音。觀察一些有缺陷的部件后，我們發現一個共同特征，即彈性環是偏轉的，表示壓縮彈簧偏離。彈簧與銷釘之間有空隙，沒有定位裝置，彈簧位置的折疊過程，受力不平衡，是導致不正常聲音產生的主要原因。

為此，我們需要對折疊限位結構采取一定的優化措施，當電動折疊電機輸出扭矩為固定值時 ,若要降低限位結構上的壓強值，則需要最大程度上地增大限位面積。但是，由于種種條件的限制和各樣的因素導致，只能增加結構來實現對其的優化措施。如圖3所示 ,將基板底部的凸臺增加到結構的外側，制成一個圓形槽，在定位片的外側的凸出部分的兩端運動，并通過狹槽達到限位的目的。該限制平面和旋轉中心距離為25 mm，因此壓力限制為100 N，在限制有效面積為18.6情況下的壓力值為5.4 MPa。

為了消除彈簧現象的偏差，增加彈簧定位墊片，防止彈簧搖動是根本的解決辦法。另外，在彈簧和基板之間安裝定位墊片，以及使用優異的耐磨POM材料，可以在很大程度上減小因彈簧摩擦產生的損壞。如圖4所示。

外后視鏡電動折疊還存在偶爾無法收折的現象，這也是較為常見的故障之一。這種故障是間歇性的，不是完全損毀，但是也對日常的正常使用造成了困擾。

經過分析發現，由于電動后視鏡是直接受控于調節按鈕的，經過控制線路的控制與切換實現了電動的自動控制和調節[2]。

圖3 新增的限位結構圖

圖4 增加定位墊圈

3 主要材料的選擇方案

工業與機械設計也有相應的法規和設計標準，國家頒布的標準中明確規定了彎曲及撞擊試驗的各項檢查指標。其中對于材料的要求也是十分規范的，對于支座來講，起到了十分關鍵的力的傳導作用，因此其材料的強度和剛度穩定性必須得到保證。基板作為主要的承重構件，同樣要選擇性能優越的，強度、剛度較大的材料。在外后視鏡電動產品中經常采用的材料搭配方案是PBT+50%GF與PA66+60%GF，GF 是玻璃纖維，PBT指的是對苯二甲酸丁二醇酯，PA66是己二胺和己二酸縮聚物，即是通常我們所說尼龍材料。

常用的材料搭配方案對比：

表1 PBT+50%GF與 PA66+60%GF機械性能對比

可以看出 , PA66 +60%GF從各個方面都具有一定的優勢，強于PBT+50%GF。同時，在體積同等的情況下， PA66 +60%G有著更輕的重量。并且，對于注塑成型加工工序和條件也相對簡單,無論是材料單價還是生產成本都較為便宜。因此, 基板材料選用PA66 +60%GF。

4 通過實踐檢驗研究結論

前文中已經提到，無論是產品的設計說面，還是國家相關的強制性規范都要求了電動后視鏡的折疊耐久試驗的指標是，在進行 2萬次的折疊循環后，折疊限位仍然能夠保證功能完好, 并且沒有異常聲音產生。根據國標GB15084 -2007進行撞擊試驗后，折疊限位同樣正常。按照相關規范對各項指標進行嚴格檢測，保證其質量過關。

5 結束語

隨著科技的進步和發展，汽車上的各項應用技術都在進步，對于外后視鏡的電動折疊功能已經不是新鮮事物，但是其依然有著較大的研究和發展的空間。本文從生活中常見的電動后視鏡折疊功能存在的問題著手分析, 從產品結構設計缺陷和材料選擇等方面剖析原因并提出相應的措施。希望為其相關研究有所啟示，同時也相信，在未來的汽車發展中，電動折疊后視鏡將成為標配，因此其研究的前景無限廣闊，也相信隨著科學技術的不斷進步，種種問題都會迎刃而解。

[1]周達飛, 吳張永, 王婷蘭.汽車用塑料— —塑料在汽車中的應用[ M].北京:化學工業出版社, 2003.2.

[2]曾正明.機械工程材料手冊(第6版)[ M].北京:機械工業出版社, 2005.3 GB15084-2006[ S].汽車后視鏡的性能和安裝要求.

U472.41

A

羅詩明（1990—），男，本科，研究方向為汽車外飾零部件方面。