一种玻璃升降器分层布置方法
技术领域
本发明涉及车窗玻璃升降器领域，尤其指玻璃升降器分层布置方法。
背景技术
车窗玻璃升降器作为汽车零部件，主要功能是实现车窗玻璃的平稳升降，车门内部系统精密复杂，除玻璃升降器外还有钣金，音响，玻璃，门锁，门灯以及控制车内电子元器件的控制器。在开关车门的瞬间，车门以车门铰链为支点整体收到巨大的冲击力。玻璃升降器系统(包含电机，玻璃)是车门系统中除钣金外最大的机构，且玻璃升降器是车门系统中唯一需要实现不断运动的系统。为保证整体系统的稳定性，考虑到车门质量的分布，在布置玻璃升降系统时一般考虑将玻璃升降器系统中最精密且质量最大的电机布置在靠近车门铰链的位置。
如图9所示，为现有车窗玻璃升降器布置方案，将与电机装配的卷轮座6布置在靠近车门铰链的位置，即玻璃升降器的前侧。在玻璃升降器上升的过程中，A弹簧4伸长，B弹簧1压缩，在玻璃升降器下降的过程中A弹簧4压缩，B弹簧1伸长。A拉索4和B拉索1在玻璃升降系统不断升降的过程中受到A弹簧5与B弹簧伸缩的影响，反复进行弯曲，拉伸。拉索中套管在运动中弯矩模型如图10所示，套管中钢丝绳的受摩擦力力模型如图11所示。
从图10所示拉索中套管在两端受力最大，在耐久实验中出现由于拉索反复进行弯曲，拉伸运动，拉索中套管两端由于反复受力的作用会导致套管破损，耐久实验失效；从图11所示拉索中钢丝绳在中间受摩擦力最大，在耐久实验中经常出现由于拉索反复进行弯曲，拉伸的运动，拉索中钢丝绳在中间位置断裂，玻璃升降器系统整体功能失效，耐久实验失效；由于玻璃在升降过程中振动，汽车行驶中不断颠簸，开闭车门造成车门振动等原因，拉索除本身反复进行弯曲，拉伸运动，还会不断产生振动。如图1所示将电机前置，B拉索1和C拉索3不可避免的会干涉，在不断运动和振动的影响下，B拉索1和C拉索3一直振动，与车门钣金干涉，拉索之间干涉，产生异响，影响客户使用。
发明内容
本发明提供一种玻璃升降器分层布置方法，以解决目前存在的，拉索中套管两端由于反复受力的作用导致套管破损，耐久实验失效的问题；以及拉索中钢丝绳在中间位置断裂，拉索与车门钣金干涉，拉索之间干涉，产生异响，影响客户使用的问题。
本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：
(一)第一层为钣金，第二层为B拉索，第三层为C拉索；
选取一端有弹簧的B拉索振幅最大的中心位置，利用间隙配合穿入到分层控制扎带的下层，将分层控制扎带利用过盈配合插入到车门钣金中，两端没有弹簧的C拉索利用过盈配合与分层控制扎带的上层连接；
(二)分层控制扎带的开口尺寸L的确定
(1)B拉索的任一横截面在反复进行弯曲，拉伸的运动的模型为在纵向振动且始终保持为平面，横截面上各点，在轴向上以相同的位移运动，即为刚性运动；
(2)纵向运动过程中，忽略B拉索的纵向伸缩而引起的横向变形；
(3)B拉索整体受力模型为弹性支撑，B拉索的一段是弹性支承，设为右端，此处轴向内力等于弹性力；
以拉索左端为坐标原点建立坐标系，在坐标为x处取一微元段dx，在任一时刻t，微元段两端的位移和截面内力如下：
在x处，截面位移为Y(x，t)，在x+dx处位移为
该方程为一维波动方程，可用分离变量方程求解，带入B拉索受力简化模型中可得：
依据实验数据测试以及力学分析计算，在x处的分层控制扎带开口尺寸L等于在x处截面位移Y(x,t)的0.3倍时，拉索整体力学模型分布较均匀，因此，推导出分层控制型扎带开口尺寸L的设计公式：
在选取x布置分层控制扎带时，一般选取拉索截面位移最大处，在选取t时一般分别计算玻璃上升到最顶点与玻璃下降到最低点的时间。
所述分层控制扎带的结构包括与板金卡接的接头，接头上方为B拉索的限位圈，限位圈为C拉索的限位圈。
本发明的有益效果是：
通过设计一种新型玻璃升降器分层布置方案，解决了拉索中套管在两端受力最大，在耐久实验中出现由于拉索反复进行弯曲，拉伸的运动，拉索中套管两端由于反复受到力的作用导致套管破损，耐久实验失效的问题；解决了拉索中钢丝绳在中间受摩擦力最大，在耐久实验中经常出现由于拉索反复进行弯曲，拉伸的运动，拉索中钢丝绳在中间位置断裂，玻璃升降器系统整体功能失效，耐久实验失效的问题；解决了将电机前置，B拉索和C拉索不可避免的会干涉，在不断运动和振动的影响下，B拉索和C拉索一直振动，与钣金干涉，拉索之间干涉，产生异响，影响客户满意度的问题。
附图说明
图1是本发明分层布置方法的应用示意图；
图2是图1的后视图；
图3是本发明B拉索上端极限位置和下端极限位置的示意图；
图4是本发明分层控制扎带的结构示意图；
图5是图4的左视图；
图6是本发明分层布置后拉索中套管弯矩模型图；
图7是分层布置后拉索中钢丝绳受摩擦力模型图；
图8是拉索受力简化力模型图；
图9是背景技术中玻璃升降器分层布置示意图；
图10是背景技术中玻璃升降器的拉索中套管的弯矩模型图；
图11是背景技术中玻璃升降器的拉索中钢丝绳的受摩擦力模型图。
具体实施方式
包括下列步骤：
(一)第一层为钣金7，第二层为B拉索1，第三层为C拉索3；
如图1，2所示，选取一端有弹簧5的B拉索1振幅最大的中心位置，利用间隙配合穿入到分层控制扎带2的下层，如图3所示，将分层控制扎带2利用过盈配合插入到车门钣金7中，两端没有弹簧的C拉索3利用过盈配合与分层控制扎带2的上层连接；
(二)分层控制扎带2的开口尺寸L的确定
由于车门整体受力情况十分复杂，完全准确的计算拉索整体运动的数据基本是不可能实现的，从工业工程应用的角度出发，依据反复测算以及实验的数据，
(1)B拉索1的任一横截面在反复进行弯曲，拉伸的运动的模型为在纵向振动且始终保持为平面，横截面上各点，在轴向上以相同的位移运动，即为刚性运动；
(2)纵向运动过程中，忽略B拉索1的纵向伸缩而引起的横向变形；
(3)B拉索1整体受力模型为弹性支撑，B拉索1的一段是弹性支承，设为右端，此处轴向内力等于弹性力；如图8所示。
以拉索左端为坐标原点建立坐标系，在坐标为x处取一微元段dx，在任一时刻t，微元段两端的位移和截面内力如下：
在x处，截面位移为Y(x，t)，在x+dx处位移为
该方程为一维波动方程，可用分离变量方程求解，带入如图10所示的B拉索1受力简化模型中可得：
依据实验数据测试以及力学分析计算，在x处的分层控制扎带开口尺寸L等于在x处截面位移Y(x,t)的0.3倍时，拉索整体力学模型分布较均匀。因此，推导出分层控制型扎带开口尺寸L的设计公式：
在选取x布置分层控制扎带8时，一般选取拉索截面位移最大处，在选取t时一般分别计算玻璃上升到最顶点与玻璃下降到最低点的时间。
所述分层控制扎带2的结构包括与板金卡接的接头201，接头上方为B拉索的限位圈202，限位圈202为C拉索的限位圈203。
本发明将车门钣金7，B拉索1，C拉索3分层布置后，解决了车门钣金7，B拉索1，C拉索3之间相互干涉，在受到复杂振动与力的情况下相互碰撞产生异响，提升了客户的满意度。
由于C拉索3两端没有弹簧，不会反复进行弯曲，拉伸的运动，在受到车门传递的力后主要产生振动，与分层控制扎带2过盈配合后相当在拉索中间加入了约束，减少了振动幅度，极大的解决了由于C拉索3振动而产生的异响问题。
由于B拉索1受到弹簧5的作用，反复进行弯曲，拉伸运动，如果在分层控制中将B拉索1与分层控制扎带2过盈配合，相当于B拉索在中间位置加入了约束，虽然可以减少一部分的振动。但是在实验中反馈，在弹簧的作用下，由于套管受力长度变短，B拉索1中套管两端的受力增强，加速了套管的破损。因此B拉索1与分层控制扎带2采用间隙配合，但是如果B拉索1与分层控制扎带2的间隙配合尺寸即分层控制扎带开口尺寸L过大，不能限制B拉索1反复进行弯曲，拉伸运动的幅度，无法解决B拉索1中套管两端受力过大破损以及B拉索1中钢丝绳中间摩擦力过大断裂的问题。因此分层控制扎带开口尺寸L是保证玻璃升降器系统耐久的重要参数。
通过计算在玻璃升降系统中加入分层控制扎带2后，拉索中的套管受力模型得到了优化，套管受力不集中在套管两端，分布在整体中的弯矩如图6所示，耐久后套管保持完好，提升了玻璃升降器的使用寿命；拉索中的钢丝绳受摩檫力模型得到了优化，钢丝绳受摩擦力不集中在钢丝绳中间，分布在整体中如图7所示，耐久后钢丝绳保持完好，提升了玻璃升降器的使用寿命。
