汽車玻璃升降器輕量化的設計

李成才 鄒加金

重慶海德世拉索系統（集團）有限公司 重慶 401120

玻璃電梯是汽車產品的重要組成部分，它在提升和降低車門玻璃、舒適性和穩定性、隔音和降低駕駛時噪音等方面發揮著不可替代的作用。玻璃升降器的設計必須保證舉升過程的穩定性，具有噪聲低、操作方便、壽命長、故障效率低、密封性好等特點。玻璃升降舵異常的聲音、滯止、振動等故障形式對駕駛員的駕駛安全和舒適性有著重要的影響。目前汽車玻璃吊裝最常用的方法是按鈕式電動吊裝，它由內部吊裝系統和外部開關組成，操作方便[1]。

1 傳統的玻璃升降器的缺點

導軌上需要兩部分；鉚接螺母或鉚接螺釘用于將導軌固定在門板上。此外，升降機要求使用車輪或類似部件來改變力的方向，該部件采用具有潤滑性能的塑料材料，需要固定到導軌上，通常將銷軸鉚接到導軌上；在電梯的工作過程中，它承受著來自玻璃的載荷，其中大部分通過流道和銷軸施加到導軌上。導軌承擔所有的載荷，然后通過鉚接螺母或鉚接螺釘轉移到門板上[2]。

傳統使用的銷軸與導軌之間的接觸面直徑需大于10mm，軸銷端直徑一般為6mm。鉚接螺釘一般規格為M6，頭徑11mm，厚度2mm，止回筋高度應大于0.4mm；導軌采用DC52D+Z高強冷軋鋼板制成，厚度1.0mm。

根據電梯的實際工作狀態聚集在門口，電梯裝配表明CAE模擬分析：局部應力值約為170mpa最多不超過屈服強度的冷軋鋼板材料，但最大應力出現在兩個地方鉚接螺絲的接觸表面和軸銷。

在汽車鈑金件鋁鎂合金的應用中，5系鋁鎂合金得到了廣泛的應用。經分析比較，選用GB/t3880.2-20065182。相同厚度的導軌質量可降低約65%，但屈服強度也可降低約50%。為了增加材料成本，鋁合金材料的厚度為1.25mm。如果采用相同的結構，鋁合金材料的屈服強度不能滿足受力要求。如果軸銷的直徑增加，然后滑輪中心孔的直徑等也需要進行相應的調整，導致成本上升和困難滑輪的安排，所以需要更改電梯的結構改變電梯系統的應力狀態。

圖1 改變結構后玻璃升降器結構及軸銷螺釘結構

2 新型玻璃升降器結構設計

這個設計，使用一個新的結構、銷軸和螺桿設計作為一個整體，所以大多數的玻璃升降負荷通過滑輪，軸銷直接應用到門牌，導軌本身需要攜帶負載大大降低，從而減少的要求指導材料的強度，減少所需的指導材料的厚度。通過減少零件數量和材料厚度來達到輕量化的目的。改變結構后，玻璃升降器和銷軸螺桿的結構如圖1所示。

首先，采用CAE分析方法對新結構下的導軌進行了應力測試。

可以看出：相同的門荷載下，通過應力轉換，導軌自身承受的應力強度降低，沒有超出鋁合金材料的強度允許范圍。

從受力分析的角度來看，本設計滿足了輕量化的要求，但在銷螺桿結構上，做了很多調整，達到了鉚接強度的要求。當導軌的材料改為鋁合金，異常壓力鉚接的問題將會出現在傳統工藝用于鉚接連接，軸銷和導軌的聯合強度難以滿足要求，應力值的導軌的應力超過了鋁合金材料的強度性能標準。

銷釘與導軌的鉚接工藝是本產品設計與實現中的一大難點。在實際鉚接過程中，當銷螺釘鉚接到導軌上時，導軌的安裝面無法成形，不可避免的會導致安裝面的凸變形。當變形超過0.1mm時，安裝面與門板不匹配，導致鎖緊力矩不足。為了解決這一問題，有必要減小止動筋的高度和寬度，以減小按壓后的體積變化。止動筋高度由原來的0.5-0.65mm降至0.3-0.45mm。當導軌材料改為鋁合金時，材料的屈服強度也降低了50%以上，更容易出現鉚接強度不足、鉚接面變形大的問題。為了減小止動桿的釋放扭矩，在銷軸螺釘的根部增加了止動槽環。沖壓鉚接底模由原來的平面改為凸筋環。在沖壓鉚接過程中，凸筋對導軌材料進行擠壓，使拉筋產生塑性變形，以保證緊固件的軸向彈射力（1kN（Min）），同時使緊固件的松動力矩增加20%。隨機選取30個零件試樣進行鉚接強度試驗。平均軸向彈射力1.15kn，平均松動扭矩8.6n·m，滿足客戶6.0N·m（Min）規格[3]。

3 結語

所以將銷軸與螺桿設計成一體，兩部分合為一個部分，綜合質量降低3g，一輛車4門加量為12，質量降低約36g；此外，導向材料為鋁合金，厚度為1.25mm。單個導軌的質量從230克下降到110克，大約減少了120克。整車6個導軌的質量下降約720g。兩部分的減重約為780克。通過減少零件數量和應用新材料達到輕量化的目標。