汽車升降系統誤防夾故障分析

關鍵詞：車窗;升降器;門系統;誤防夾

0 引言

汽車升降系統是車門附件區域重要組成部分，日常用車過程中使用頻次高，屬于高頻次使用功能性零件。隨著用戶功能需求升級，一鍵升降式電動升降器在乘用車領域已得到廣泛應用，同時其使用范圍正在日益擴大，未來可能成為汽車門窗升降的標準配置。

一鍵升降式電動升降系統的誤防夾故障為開發過程中的常見故障[1]。誤防夾故障表現為在防夾區域內，無外力作用，因自身系統原因出現車窗防夾，涉及門系統、過程控制和軟件標定等相關工作，系統復雜、關聯區域多，增加原因分析和措施制定的難度。本文主要對一鍵升降式電動升降系統中誤防夾故障進行系統分析，從設計、制造和過程控制等方面對潛在原因進行識別分析，為開發過程中如何提升升降系統穩定性，降低誤防夾故障率提供系統指導建議。

1 車窗誤防夾機理分析

目前市場上常見的車窗防夾方案有霍爾防夾和紋波防夾。霍爾防夾是基于霍爾傳感器輸出脈沖來獲取車窗位置及行程的電動車窗防夾系統，為市場主流方案;紋波防夾是基于車窗電機的轉動過程中炭刷與換向片之間的電流波紋，來獲取車窗位置及行程的電動車窗防夾系統。紋波防夾成本較低，可靠性較霍爾防夾低。本文相關誤防夾機理分析是基于霍爾防夾，紋波防夾可選擇性參考。

車窗防夾的直接原因是在設定的防夾區域內速度變化率跌落達到了門限值，觸發了防夾。如圖1 所示，車窗玻璃上升過程中，當圖示藍色線與綠色線相交時，判斷防夾發生，車窗升降電機反轉帶動玻璃下降。如整個過程中無外力干預，均為自身系統導致，則判斷為車窗誤防夾。

結合以上分析，車窗誤防夾的機理為車窗升降過程中，在防夾區域內無外作用力干預，因自身系統原因，導致車窗速度變化率跌落達到了門限值，觸發了防夾。所以解決車窗誤防夾問題的關鍵點在于，降低車窗在上升過程中的速度變化，盡量使車窗上升過程速度平穩。

2 車窗誤防夾潛在原因分析

車窗升降系統相對復雜，車窗誤防夾的潛在原因也很多。本文基于輥壓窗框結構，按照零部件關聯性進行系統分析，將車窗誤防夾相關的零件分為6 個子零件系統，分別為車門鈑金、玻璃導槽密封條、內外水切、車門玻璃、總裝導槽和升降器總成（圖2）。

結合車窗誤防夾的機理，應用DFSS 工具對6 個子系統進行故障模擬分析，對可能導致車窗誤防夾的潛在因子進行的關聯性強弱分析，根據關聯性的強弱來制定生產制造過程中的的控制策略。對于強關聯項需要進行關鍵控制，對于弱關聯項進行一般常規控制，以滿足精益生產要求。

2.1 車身鈑金對車窗誤防夾故障的影響

車門鈑金是車窗升降系統的重要組成部分。車窗玻璃需要沿著前窗框導軌、后窗框導軌上下運動;在玻璃到頂時，由上窗框導軌進行限位（圖3）。因車窗誤防夾發生在車窗玻璃上升過程中，所以車門鈑金影響車門誤防夾的潛在因素為前后窗框導軌平行度和開口尺寸，因窗框導軌為輥壓成型，尺寸精度一般在±0.5 mm 以內，對誤防夾影響較小，故導軌的開口尺寸為弱關聯項。

前后窗框導軌平行度在檢具上無法直接測量，故將平行度轉化為前后窗框導軌X、Y 向的尺寸偏差。前后導軌尺寸偏差直接影響車窗玻璃的升降阻力，容易導致玻璃升降加速度的突變，對誤防夾影響較大，因此前后窗框導軌X、Y 向的尺寸偏差為強關聯項。

2.2 玻璃導槽密封條對車窗誤防夾故障的影響

玻璃導槽密封條安裝在窗框導軌和車窗玻璃之間，在車窗玻璃沿窗框導軌運行過程中，為車窗玻璃提供緩沖和夾持作用，結構如圖4 所示。玻璃導槽密封條一般使用EPDM 或TPV 材料，常用十倍放大圖來檢測零件尺寸符合性。零件十倍放大圖與設計的符合性，對誤防夾故障的發生影響較大，為強關聯項。

車窗玻璃與導槽密封條配合結構如圖5 所示，玻璃導槽密封條通過內外側唇邊對玻璃進行夾持。如內外側唇邊壓縮負荷增大，會導致玻璃導槽密封條對玻璃的夾持力增大，會增加車窗誤防夾的概率，故內外側唇邊的壓縮負荷為強關聯項。

玻璃導槽密封條較軟，整個零件的裝配路徑較長，如安裝不到位，可能會導致玻璃升降卡死或誤防夾發生，所以玻璃導槽密封條的裝配質量為強關聯項。玻璃導槽密封條的插入力和滑動阻力，這2 個特性主要與材料有關，對車窗誤防夾的影響較小，為弱關聯項。

2.3 升降器總成對車窗誤防夾故障的影響

升降器總成為車窗升降的動力來源，包含升降器本體和防夾模塊，如圖4 所示。防夾模塊為一鍵升降式電動升降器的核心零部件，為實現一鍵升降功能，需要實車對防夾模塊進行靜態標定和動態標定，根據標定結果完成軟件。標定過程中的三大要素：防夾區域設定、防夾力的設定和補償值的設定對系統容差至關重要，系統容差不夠會導致車窗誤防夾概率的增加，所有防夾模塊的防夾區域設定、防夾力的設定和補償值的設定為強關聯項[2]。另外升降器本身結構強度、尺寸穩定性對誤防夾也有一定影響，基于目前升降器結構比較成熟，導致誤防夾的概率較低，故升降器本身結構尺寸為弱相關項。

2.4 內外水切對車窗誤防夾故障的影響

內外水切主要為車窗玻璃提供Y 向夾持，同時外水切還起刮凈玻璃的作用（圖6）。內外水切通過唇邊對玻璃進行夾持，與玻璃導槽密封條結構上類似，但內外水切對車窗誤防夾的影響遠遠小于玻璃導槽密封條。主要原因是在防夾區域內，水切對玻璃的夾持距離變化較小且為切向夾持受力，造成玻璃升降阻力突變的概率較小，而玻璃導槽密封條對玻璃夾持變化范圍較大且橫向夾持受力，容易造成玻璃升降阻力的突變。綜合以上分析，內外水切對車窗誤防夾影響較小，故內外水切的產品特性為弱關聯項。

2.5 車窗玻璃對車窗誤防夾故障的影響

車門玻璃為車窗升降系統重要組成零件，與升降器總成、玻璃導槽密封條、窗框導軌、車門鈑金和內外水切均存在配合關系。目前車門玻璃的制造工藝和尺寸控制成熟，切邊公差可控制在±0.5 mm 以內，面輪廓度公差可控制在±1 mm 以內，車門玻璃的尺寸偏差較小，對車窗誤防夾影響較小，為弱關聯項。

2.6 總裝導槽對車窗誤防夾故障的影響

總裝導槽作為車門窗框導軌的延伸，主要為保證車窗降到底時，對玻璃還有一定的夾持，以防止開關門或者壞路工況時玻璃抖動異響。總裝導槽與車門窗框導軌一樣，均采用輥壓工藝，零件本體尺寸精度較好[3]。通過焊接支架與車門內板連接（圖7），如總裝導槽安裝不到位，會造成與窗框導軌X 向、Y 向偏差。玻璃導槽密封條裝配后在此區域形成截面突變，容易造成升降阻力突變從未到導致誤防夾發生，所有總裝導槽的裝配質量為強關聯項。

通過對車窗升降系統6 個子系統進行故障模擬分析，整理潛在導致車窗誤防夾相關因子結構樹圖（圖8），合計關聯項21 項，強關聯項10 項，弱關聯項11 項。

3 車窗誤防夾關鍵控制

針對分析識別出來的潛在因子進行關鍵控制分析，形成關鍵控制文件，對零部件設計、制造、過程控制和軟件標定進行指導約束，將潛在風險在開發過程中逐一控制解決，才能有效降低車窗誤防夾問題出現的概率。將潛在因子進行關鍵控制形成關鍵控制文件，并落實負責區域（圖9）。

4 結束語

一鍵升降式電動升降器使用的普及率越來越高，也為客戶提供了很大的便利性。車窗升降系統是一個復雜、關聯性強的系統，而車窗誤防夾故障恰恰是此復雜系統中的典型問題，關聯因子多，排查分析困難。本文對一鍵升降式電動升降器的防夾法規要求進行了解析，同時對誤防夾故障的機理、潛在原因分析和控制措施進行了深入的分析。尤其是使用故障模擬分析的方法，通過6 個子系統充分識別潛在因子，并結合機理和故障分析，對潛在因子進行強弱關聯性分類。本文在解決車窗誤防夾技術問題上，采用先總后分，先全面后重點的思路，在解決典型問題上，思路和技術能力同樣重要。