成淑儀 肖強 韋思意

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

玻璃升降系統(tǒng)作為重要功能件，如失效將直接影響到車身的密封性及客戶的駕駛環(huán)境，造成客戶嚴重抱怨，從其與駕乘人員接觸的密切性方面考慮，研究汽車玻璃升降系統(tǒng)具有相當重要的實際意義。某車型前門玻璃升降系統(tǒng)售后頻繁出現(xiàn)升降緩慢、升降卡滯、升降歪斜等故障，影響了客戶的正常使用，需要迅速分析故障原因并制定解決方案，降低玻璃升降器及膠條售后維修頻次。

2 玻璃升降系統(tǒng)概述

2.1 玻璃升降系統(tǒng)定義和組成

玻璃升降系統(tǒng)是指汽車車門上，實現(xiàn)提升或降低車窗玻璃的功能，并能將玻璃保持在行程內(nèi)任意位置的若干零部件組成的系統(tǒng)。玻璃升降系統(tǒng)的組成主要包括：側(cè)門結構件，玻璃升降器，側(cè)門車窗玻璃，側(cè)門窗框/玻璃導槽，玻璃導槽密封條/玻璃膠條，內(nèi)/外水切及其支持件。

2.2 玻璃升降系統(tǒng)功能要求

汽車玻璃升降系統(tǒng)是整車的重要組成部分，對開閉件系統(tǒng)乃至整車的質(zhì)量起著重要的作用。玻璃升降系統(tǒng)功能要求如下：

（1）靈活平順的提升或降低側(cè)門車窗玻璃；

（2）保持側(cè)門車窗玻璃位置；

（3）通過玻璃運行關閉車窗來分隔車內(nèi)空間與車外環(huán)境；

（4）側(cè)門車窗玻璃關閉時能阻止水、灰塵、車外空氣等侵入車內(nèi)空間。

2.3 玻璃升降系統(tǒng)的分類

按玻璃升降器型式可分為叉臂式玻璃升降系統(tǒng)、繩輪式玻璃升降系統(tǒng)，按照車門的設計類型可分為無窗框門玻璃升降系統(tǒng)、輥壓式窗框玻璃升降系統(tǒng)、沖壓式窗框玻璃升降系統(tǒng)。繩輪式玻璃升降系統(tǒng)優(yōu)點是總體剛度好，對玻璃支撐區(qū)域?qū)?，異響問題少，成本較低，空間布置容易，升降過程中速度一致，對玻璃姿態(tài)的控制能力較強。根據(jù)升降器導軌的數(shù)量，繩輪式玻璃升降器可分為雙導軌繩輪式升降器和單導軌繩輪式升降器，在玻璃寬度不超過810mm的前提下，可選用單導軌繩輪式升降器。本文的主要研究對象是單導軌繩輪式升降系統(tǒng)，如圖1所示。

2.4 繩輪式玻璃升降系統(tǒng)基本結構與工作原理

繩輪式玻璃升降器由滑塊沿玻璃運動軌跡運動對玻璃升降進行控制，滑塊通過符合玻璃運動軌跡的導軌進行導向，并與繞絲輪連接，即可由手搖驅(qū)動，也可通過電機驅(qū)動?；瑝K與繞絲輪通過柔性的鋼絲繩連接，車窗玻璃安裝在升降器滑塊上。以電動升降器為例，電機接受控制系統(tǒng)傳遞的信號做正或反轉(zhuǎn)，使繞絲輪旋轉(zhuǎn)，收縮或放長鋼絲繩，使滑塊沿導軌總成上下運動，從而帶動車窗玻璃沿前后玻璃導槽作上下運動。

對于繩輪式玻璃升降器，可以采用螺旋線作為玻璃運行軌跡。設計合適的滑塊導引系統(tǒng)，可以降低玻璃升降在穩(wěn)定性和導向方面對門框玻璃滑動導軌的依賴。這意味著，可以縮短門框玻璃滑動導軌的長度，從而節(jié)省成本并減少玻璃升降的阻力。

單導軌繩輪式升降器更易于安裝，有著更輕的重量和更高的物流效率，大部分零件能夠被沿用于不同的設計中，缺點是運行穩(wěn)定性一般，車門制造過程中產(chǎn)生的累積公差對性能的影響較大，對系統(tǒng)X向與Y向偏差較敏感。

3 問題定義

2015年4月某車型前門玻璃升降器12MIS IPTV（Incidents Per Thousand Vehicles每千輛車的故障總數(shù)）預測為10.21，前門玻璃導槽密封條12MIS IPTV 預測為7.94，前門玻璃升降器售后維修量排名第六名，玻璃導槽密封條售后維修量排名第十名。

圖1 單導軌繩輪式玻璃升降系統(tǒng)結構示意圖

通過對這些售后問題車輛及售后維修記錄進行分析，發(fā)現(xiàn)2014年11月至2015年6月制造月的維修記錄464次，售后反饋的主要故障模式為升不起/升降卡滯/玻璃歪斜/升降緩慢（60%）和異響（29%），如圖2所示。由于升不起/升降卡滯/玻璃歪斜/升降緩慢出現(xiàn)頻次多，客戶抱怨較大，故將該失效模式作為重點進行攻關。

圖2 2014年11月至2015年6月制造月的維修記錄

4 原因分析

4.1 前門玻璃升降器退賠件分析

為了快速找到問題產(chǎn)生原因，對升降器售后退賠件共280件進行實車門裝配驗證分析，發(fā)現(xiàn)18.2%的故障升降器失效模式為緩沖塊脹大導致摩擦異響,3.21%的失效模式為緩沖塊開裂導致下降到底異響，32.5%的失效模式為導軌被緩沖塊污染且上升緩慢，37.1%的退賠件故障不重現(xiàn)。

調(diào)查緩沖塊材料，發(fā)現(xiàn)設計要求為丁腈橡膠，供應商私自更改緩沖塊材料為氯丁膠，氯丁膠耐油性差，在使用過程中與潤滑脂接觸脹大，導致緩沖塊與導軌接觸摩擦，產(chǎn)生異響、升降阻力增大問題，并將導軌污染成黑色。

小結：升降器緩沖塊材料不符合設計是升降抖動/異響、升降緩慢的主要原因。

4.2 玻璃導槽密封條退賠件分析

隨機選取玻璃導槽密封條退賠件進行分析，發(fā)現(xiàn)膠條底部磨損嚴重，同時，售后服務站反饋故障車膠條A柱側(cè)段膠條底面磨損嚴重，主要失效模式為升降卡滯、玻璃前傾、升不起，這幾個故障從根本上來說其實是一個問題，主要原因是升降阻力變大。

4.3 因果圖系統(tǒng)原因分析

從繩輪式玻璃升降系統(tǒng)的工作原理出發(fā)，分析可能導致升不起/升降卡滯/玻璃歪斜/升降緩慢的原因列舉如下圖：

該項目設計階段對玻璃升降運動偏轉(zhuǎn)力矩進行過校核，理論上玻璃上升過程中偏轉(zhuǎn)力矩向B柱2～3N.M，根據(jù)玻璃升降系統(tǒng)運動過程簡化數(shù)學模型，產(chǎn)生玻璃前傾的原因是玻璃升降系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)力矩不平衡，即上升過程中A柱對玻璃摩擦阻力較大，致使玻璃向A柱傾斜、升降卡滯，嚴重時產(chǎn)生玻璃升不起問題。

經(jīng)過以上分析，下一步工作重點是調(diào)查組成升降系統(tǒng)的零部件質(zhì)量，重點查找升不起/升降卡滯/玻璃歪斜的根本原因。

5 零部件質(zhì)量的調(diào)查

5.1 玻璃導槽密封條總裝質(zhì)量調(diào)查

對某車型前門玻璃導槽密封條總裝質(zhì)量進行抽查，發(fā)現(xiàn)約80%前門玻璃膠條都不同程度存在裝配不到位的情況，如圖4所示。前門A柱膠條裝配不到位，會導致升降阻力變大，產(chǎn)生升降卡滯、玻璃前傾問題。

圖4 某車型膠條質(zhì)量問題圖片

5.2 側(cè)門窗框/玻璃導槽制造問題調(diào)查

在廈門漳州服務站分析兩輛升降卡滯/玻璃歪斜的故障車，發(fā)現(xiàn)前門焊接前導槽與后導槽距離小，前導槽底面至后導槽底面的距離設計值為811.4 ± 1mm ，測量前導槽至后導槽底面的距離為809mm，設計狀態(tài)下前門前后導槽是平行的，而故障車前后導槽上端窄下端寬（倒V字形），導致升降阻力變大。

為保證玻璃在導槽中的平穩(wěn)運行，彌補玻璃運動中在前后方向的偏差，玻璃邊界與膠條的最小距離設計值為2.0mm，所以焊接前導槽的X向超差直接導致A柱摩擦阻力增大，導致玻璃膠條底面磨損嚴重，與玻璃導槽密封條退賠件表現(xiàn)一致。

此外，玻璃導槽寬度設計值為17.9 ±0.5mm，故障車測得前導槽寬度最小的有16.3mm，且焊接前導槽存在變形問題（如圖5所示），導致A柱對玻璃摩擦阻力增大。

同時，制造區(qū)域發(fā)現(xiàn)前門內(nèi)外板窗臺加強板存在間隙變小問題，內(nèi)外板開口尺寸設計值為27.9 ± 1mm，實際測量最小值為26.0mm，導致水切對玻璃的阻力變大。

小結：前門鈑金制造質(zhì)量差，焊接前導槽與后導槽距離超差、導槽寬度超差、導槽焊接變形，會導致升降卡滯、玻璃歪斜、升不起問題。

圖3 玻璃升不起/升降卡滯/玻璃歪斜/升降緩慢問題因果圖

圖5 導槽變形質(zhì)量問題圖片

5.3 玻璃導槽寬度變小問題調(diào)查

2015年8月調(diào)查發(fā)現(xiàn)，部分外后視鏡基座可以從安裝孔穿出，打緊螺栓后會將內(nèi)外板間隙拉小，A柱玻璃導槽開口寬度變?。ㄈ绫?所示），導致A柱摩擦阻力增大。

設計要求外后視鏡基座應該頂在內(nèi)板加強板上，但2號模具外后視鏡基座加強筋尺寸超差導致后視鏡基座穿出內(nèi)板安裝孔（如圖6所示），另外，1號模具外后視鏡尺寸滿足設計要求，但三個安裝點安裝扭力均達到10N.M時，后視鏡基座明顯損壞（如圖7所示）?？傃b車間下線驗證發(fā)現(xiàn)故障車升到外后視鏡處玻璃前傾，到頂后玻璃后端有縫隙。

小結：外后視鏡基座可以從內(nèi)板安裝孔穿出，會導致升降卡滯、玻璃歪斜、升不起問題。

5.4 側(cè)門車窗玻璃制造問題調(diào)查

通過對玻璃以及玻璃檢具進行檢測，發(fā)現(xiàn)玻璃的制造精度是滿足技術要求的，玻璃厚度滿足圖紙要求，玻璃型面、玻璃托塊位置符合檢具要求，不存在制造超差的情況。

5.5 玻璃升降器制造問題調(diào)查

圖6 外后視鏡加強筋尺寸超差

圖7 外后視鏡質(zhì)量問題圖片

通過對玻璃升降器及升降器檢具進行檢測，發(fā)現(xiàn)玻璃升降器關鍵控制性能是滿足技術要求的，但升降器緩沖塊材料不符合設計是升降抖動/異響、升降緩慢的主要原因；

滑塊自身有一定的自由度，但如果與導軌之間的活動間隙太大，在升降器啟動的瞬間滑塊將左右晃動，程度嚴重將造成固定在滑塊上的車窗玻璃發(fā)生大幅度前傾，所以滑塊與導軌之間的距離做嚴格要求，設計要求≤0.3mm，調(diào)查發(fā)現(xiàn)玻璃升降器是滿足此要求的。

但由于A柱摩擦阻力較大，升降系統(tǒng)偏轉(zhuǎn)力矩不平衡，玻璃前傾導致升降器滑塊與導軌的摩擦變大，使玻璃升降器在上升過程中逐步向A柱傾斜，升降器滑板與導軌間隙變大,更換售后故障車玻璃導槽密封條后可以改善前傾及卡滯問題。

表1 外后視鏡安裝前后導槽寬度對比

5.6 內(nèi)外水切制造質(zhì)量調(diào)查

通過對內(nèi)外水切關鍵控制項進行檢測，發(fā)現(xiàn)十倍放大投影圖、壓縮負荷、滑動阻力、植絨磨耗性是滿足技術要求的。

5.7 玻璃導槽密封條制造質(zhì)量調(diào)查

通過對玻璃導槽密封條關鍵控制項進行檢測，發(fā)現(xiàn)存在以下問題：

（1）A斷面十倍放大投影圖不符合圖紙要求，膠條底部偏厚1.2mm，導致玻璃導槽密封條底部磨損嚴重，滑動阻力增大，升降緩慢、卡滯；

（2）調(diào)查實車升降阻力，拆除玻璃升降器后，用測力計感應頭對準玻璃的平衡點推動玻璃上升，發(fā)現(xiàn)上升阻力較設計值大，但玻璃重力與其他車型相差不大。調(diào)查玻璃導槽密封條，發(fā)現(xiàn)膠條壓縮負荷偏大，涂層厚度偏小，導致滑動阻力大。

小結：玻璃導槽密封條滑動阻力大，是升降卡滯、升降緩慢的主要原因。

5.8 玻璃上升偏轉(zhuǎn)力矩調(diào)查

通過三坐標掃描挑選符合設計狀態(tài)的車門鈑金，通過實車臺架驗證，升降器施力點的布置可以保證玻璃升降運行平穩(wěn)，但側(cè)門窗框/玻璃導槽及玻璃導槽密封條制造超差，直接導致玻璃上升偏轉(zhuǎn)力矩不平衡，致使玻璃前傾，玻璃前傾會導致玻璃膠條A柱底面異常磨損，與玻璃導槽密封條退賠件表現(xiàn)一致。

通過以上調(diào)查，充分驗證了車門制造過程及零部件質(zhì)量問題對單導軌繩輪式升降系統(tǒng)性能的影響，系統(tǒng)闡述了問題產(chǎn)生的根本原因，體現(xiàn)了問題定義的準確性、分析過程的邏輯嚴密性。

產(chǎn)生異響的根本原因是升降器緩沖塊材料不符合設計，導致升降抖動/異響、升降緩慢，產(chǎn)生升不起/升降卡滯/玻璃歪斜/升降緩慢的根本原因如下：

（1）前門玻璃導槽密封條裝配不到位；

（2）前門鈑金制造質(zhì)量差，焊接前導槽與后導槽距離超差、玻璃導槽寬度超差、導槽焊接變形、內(nèi)外板窗臺加強板開口尺寸超差；

（3）安裝外后視鏡后導致前門A柱玻璃導槽寬度變??；

（4）玻璃膠條底部偏厚，不符合圖紙要求，導致升降卡滯；

（5）玻璃膠條壓縮負荷偏大、涂層厚度偏小，滑動阻力大，導致升降緩慢。

6 解決措施

根據(jù)分析的原因，制定相應的解決措施，具體如下：

（1）控制玻璃導槽密封條裝配質(zhì)量，培訓并要求員工將膠條裝配到位。（2）控制前門鈑金制造質(zhì)量，車身車間使用通止規(guī)檢查。前導槽底面至后導槽底面的距離為811.4 ±1mm ；導槽寬度17.9 ± 0.5mm ；解決焊接導槽變形問題 ；內(nèi)外板窗臺加強板間隙27.9 ±1mm。（3）隔離外后視鏡2號模具舊狀態(tài)尺寸超差零件。 （4）安裝外后視鏡扭力工藝改進，使用6N.m的定扭槍。（5）玻璃膠條A斷面底部厚度做合圖紙要求。（6）減小玻璃膠條豎直段A斷面壓縮負荷，以減小膠條滑動阻力。（7）在玻璃膠條擠出過程中增加噴槍數(shù)量，使每個面的涂層厚度都達到10um以上。（8）整改升降器緩沖塊材料符合圖紙要求。

7 效果驗證

7.1 試驗驗證

逐一落實上述各個整改措施，對斷點后的零件進行升降系統(tǒng)臺架耐久試驗，要求環(huán)境溫度6000個工作循環(huán)，-30℃環(huán)境2000個工作循環(huán)，+80℃環(huán)境2000個工作循環(huán)，此為一個循環(huán)，共進行兩個循環(huán)共20000次試驗。經(jīng)驗證證明升降系統(tǒng)臺架耐久試驗后未發(fā)現(xiàn)升降卡滯、玻璃歪斜、異響等故障，高低溫環(huán)境下升降器工作電流均滿足技術要求，可證明解決措施的有效性。

7.2 市場驗證

2015年12月25日所有實施措施斷點后，經(jīng)售后市場驗證跟蹤，玻璃升降器及膠條失效IPTV值開始下降，2017年1月該車型前門玻璃升降器12MIS IPTV 為3.14，前門膠條12MIS IPTV 為2.97，可證明解決措施的效果相當明顯。

8 結語

車門制造過程及零部件質(zhì)量問題對單導軌繩輪式升降系統(tǒng)性能的影響較大，考慮到整個車門玻璃升降系統(tǒng)中的任何變異都會對玻璃升降器產(chǎn)生影響，導致玻璃升降器運行不平穩(wěn)，所以制定了玻璃升降系統(tǒng)關鍵控制項，進行零件質(zhì)量監(jiān)控。通過提高車門總成升降系統(tǒng)關鍵控制項的合格率，極大地降低了售后維修頻次。