CN110374445A - 汽车绳轮式玻璃升降器系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车绳轮式玻璃升降器系统，包括导轨、托架、电机、卷线轮和拉索，所述电机输出轴与卷线轮连接，托架与导轨滑动配合，所述托架上设有导向部，所述拉索一端固定并缠绕在卷线轮上，另一端经导向部后固定在导轨的端部；通过在托架上设置导向部，拉索的一端固定并缠绕在卷线轮上，另一端经导向部后固定在导轨的端部，可大大减小电机输出扭矩，在同等条件下，可采用低扭矩、小型化电机即可满足玻璃上升和下降的动力要求，玻璃升降器零件选材要求低，结构简单。

Description

汽车绳轮式玻璃升降器系统

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种汽车绳轮式玻璃升降器系统。

背景技术

目前，汽车四个车门玻璃升降系统产品，绳轮式玻璃升降器因为其柔性化好、零件和产品结构简单等优点，市场使用多。绳轮式玻璃升降器产品功能是升降玻璃，主要由驱动组件、钢丝绳、导轨(有或无)、托架组成。绳轮式玻璃升降器系统分为有导轨玻璃升降器和无导轨玻璃升降器。有导轨玻璃升降器又分为B型单轨玻璃升降器、D型单轨玻璃升降器、下端驱动型玻璃升降器、双轨玻璃升降器，单轨门模板系统，双轨门模板系统。无导轨玻璃升降器，即除无导轨外，利用玻璃导槽作为导轨来升降玻璃。所有玻璃升降系统的使用原理，利用电机的转动力矩，通过钢丝绳做为力的传递，传递力到玻璃托架上，升降玻璃。

如图1所示，现有玻璃升降器包括导轨1’、托架2’、钢丝绳、上导向件5’、下导向件7’、电机8’、卷线轮9’和卷轮座10’；卷线轮9’安装在卷轮座10’上，电机8’的输出轴与卷线轮9’连接，驱动卷线轮9’转动；托架2’与导轨1’滑动配合，在上导向件5’上安装有转轮6’；钢丝绳的中部缠绕在卷线轮9’上，其一端为拉索3’，另一端为拉索4’；拉索3’的一端通过转轮6’后，固定在托架2’的上端；拉索4’的一端通过下导向件7’后固定在托架2’的下端。

该结构的玻璃升降器通过电机8’驱动卷线轮9’转动，升高或降低玻璃；当电机8’驱动卷线轮9’顺时针转动时，拉索3’收紧，拉索4’放松，使托架2’上升，实现玻璃上升；当电机8’驱动卷线轮9’逆时针转动时，拉索4’收紧，拉索3’放松，使托架2’下降，实现玻璃下降。

这种结构的玻璃升降器匀速上升运动时的特征方程如下：

玻璃升降器匀速下降运动时的特征方程如下：

玻璃升降器上端堵转时(ν_托架＝0)的特征方程如下：

托架2’运动速度的特征方程如下：

ν_托架＝ω_电机×r_卷线轮

其中：T_额定为电机8’的额定扭矩，r_卷线轮为卷线轮9’的半径，η_机构为玻璃升降器机构的效率，G_玻璃为玻璃的重量，f_滑动阻力为玻璃受门框的滑动阻力之和，ν_托架为玻璃托架2’的运动速度，ω_电机为电机的角速度，T_堵转为电机8’的堵转扭矩，f_静摩擦力为玻璃静止时受到的静摩擦力。

由如上分析可知，现有技术的玻璃升降器产品，除内部效率损耗外，提升玻璃所需要的力，全部来自电机，电机转矩要求大(一般为8N.m～12N.m)，电机和玻璃升降器机构的内部零件受力大(托架2’一般受钢丝绳绳力约为300N)，耐久和蠕变要求高等因素，升降器各零件材料选择严苛，结构的强度要求严苛，电机性能浪费大。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种汽车绳轮式玻璃升降器系统，其具有结构简单化、小型化、电机低扭矩等优点。

本发明所采用的技术方案是：

汽车绳轮式玻璃升降器系统，包括导轨、托架、电机、卷线轮和拉索，所述电机输出轴与卷线轮连接，托架与导轨滑动配合，所述托架上设有导向部；所述拉索一端固定并缠绕在卷线轮上，另一端经导向部后固定在导轨的端部。

进一步，所述托架的上导向部和托架的下导向部为开设在托架上的沟槽。

进一步，所述上导向部和下导向部为设置在托架上的导向轮。

进一步，还包括卷轮座，所述卷线轮放置在卷轮座中。

进一步，还包括导向件，所述拉索的另一端经导向件、导向部后固定在导轨的端部。

进一步，所述卷线轮设置在导轨的一侧；所述导向件包括上导向件和下导向件；所述拉索为两根，分别为第一拉索和第二拉索，第一拉索的一端从一个方向固定并缠绕在卷线轮上，另一端经上导向部后固定在导轨的上端，第二拉索的一端从另一方向固定并缠绕在卷线轮上，另一端经下导向部后固定在导轨的下端。

进一步，所述卷线轮设置在导轨的下端，在导轨的上端安装有上导向件；所述拉索为两根，分别为第一拉索和第二拉索，第一拉索的一端从一个方向固定并缠绕在卷线轮上，另一端经上导向件、托架上导向部后固定在导轨的上端；第二拉索的一端从另一方向固定并缠绕在卷线轮上，另一端经下导向部后固定在导轨的下端。

进一步，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，第一导轨的两端分别设有第一上导向件和第一下导向件，第二导轨的两端分别设有第二上导向件和第二下导向件；所述拉索包括第一拉索、第二拉索和第三拉索；所述托架包括第一托架和第二托架，第一托架滑动配合在第一导轨上，第二托架滑动配合在第二导轨上；所述第一托架上设有第一上导向部和第一下导向部，第二托架上设有第二上导向部和第二下导向部；所述卷线轮设置在第一导轨和第二导轨之间,或设置在第二导轨上；第一拉索一端固定并从一个方向缠绕在卷线轮上，其另一端经第一上导向件、第一上导向部后固定在第一导轨的上端；第二拉索一端固定并从另一方向缠绕在卷线轮上,其另一端经第二下导向件、第二下导向部后固定在第二导轨的下端；第三拉索的一端经第一下导向件、第一下导向部后固定在第一导轨的下端，另一端经第二上导向件、第二上导向部后固定在第二导轨的上端。

进一步，所述导轨和导向件集成在门基板上。

进一步，所述拉索一端固定并缠绕在卷线轮上，其另一端经门基板上导向件、托架的导向部后固定在门基板导轨的端部。

采用如上技术方案，本发明具有如下有益效果：

通过在托架上设置导向部，拉索的一端固定并缠绕在卷线轮上，另一端经导向部后固定在导轨的端部，可大大减小电机输出扭矩，在同等条件下，可采用低扭矩、小型化电机即可满足玻璃上升和下降的动力要求，玻璃升降器零件选材要求低，结构简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明现有技术玻璃升降器结构示意图；

图2为本发明实施例1玻璃升降器结构示意图；

图3为本发明实施例托架结构示意图；

图4为本发明托架剖视图；

图5为本发明实施例2玻璃升降器结构示意图；

图6为本发明实施例3玻璃升降器结构示意图；

图7为本发明实施例4玻璃升降器结构示意图；

图8为本发明实施例托架上升状态受力模型；

图9为本发明另一种托架结构受力模型。

图2～图9中，导轨 1、第一导轨 11、第二导轨 12、托架 2、上导向部 21、下导向部22、第一托架 23、第二托架 24、拉索 3、卷线轮 4、卷轮座 5、电机 6、上导向件 7、第一上导向件 71、第二上导向件 72、下导向件 8、第一下导向件 81、第二下导向件 82、转轮 9。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参见图2、图3和图4，本发明汽车绳轮式玻璃升降器系统包括导轨1、托架2、电机6、卷线轮4和拉索3，所述电机6输出轴与卷线轮4连接，托架2与导轨1滑动配合，所述托架2上设有导向部；所述拉索3一端固定并缠绕在卷线轮4上，另一端经导向部后固定在导轨1的端部。导轨1可以是金属或塑料导轨。

通过在托架2上设置导向部，拉索3的一端固定并缠绕在卷线轮4上，另一端经导向部后固定在导轨1的上端，可大大减小电机6输出扭矩，在同等条件下，可采用低扭矩、小型化电机6即可满足玻璃上升和下降的动力要求，玻璃升降器零件选材要求低，结构简单。

托架2上的导向部可以为开设在托架2上的沟槽，拉索3穿过沟槽后固定在导轨1的端部，在电机6驱动下，拉索3可在沟槽内滑动。

托架2上的导向部也可以是安装在托架2上的导向轮，拉索3绕过导向轮后固定在导轨1的端部，在电机6驱动下，拉索3随着导向轮的转动而滑动。

托架2上的导向部可以是凸出于托架2表面的凸块，该凸块截面形状可以为圆形，沿凸块侧面圆周设置导向槽，拉索3绕在导向槽后固定在导轨1的端部。

进一步的，还可以包括导向件，该导向件为起导向作用的部件，本发明对其具体形状、结构不作限制。拉索3的另一端经导向件、导向部后固定在导轨1的端部。

托架2上的导向部包括上导向部21和下导向部22，上导向部21和下导向部22可以对应设置一对，也可以对应设置两对以上，即设置两对以上的上导向部21以及对应数量的下导向部22；当设置两对以上的上导向部21和下导向部22时，需要对应增加上导向件7和下导向件8的数量。如图8所示，该托架2设置两个上导向部21以及两个下导向部22，拉索3的一端依次绕过上导向件a、上导向部a、上导向件b和上导向部b后固定在导轨1的上端；拉索4的一端依次绕过下导向件a、下导向部a、下导向件b和下导向部b后固定在导轨1的下端。

当托架2的导向部为凸出于托架2本体表面的凸块时，上导向部21和下导向部22均为沿凸块侧面周面设置的导向槽，即上导向部21为上导向槽，下导向部22为下导向槽。上导向槽和下导向槽在空间上错位设置，即两个导向槽位于不同的平面，以保证分别绕在两个导向槽上的两根拉索3不会发生干涉。

下面以各种型式的玻璃升降器为例说明本发明结构。

实施例1

图2为B型单轨玻璃升降器结构示意图，参见图2和图3。在该实施例中，驱动部的卷线轮4、卷轮座5和电机6组装在导轨1上，电机6输出轴与卷线轮4连接，驱动卷线轮4正转或反转。上导向件7设置在导轨1的上端，该上导向件7上安装有转轮9，下导向件8设置在导轨1的下端。拉索3包括两根，分别为第一拉索和第二拉索，第一拉索的一端固定并从一个方向缠绕在卷线轮4上，其另一端经上导向件7的转轮9、托架2的上导向部21后，其端部固定在导轨1的上端；第二拉索的一端固定并从另一方向缠绕在卷线轮4上,其另一端经下导向件8、托架2下导向部22后，其端部固定在导轨1的下端。整体结构呈B型。

工作时，电机6驱动卷线轮4转动，当电机6顺时针旋转时，第一拉索收紧，第二拉索放松，使托架2沿导轨1向上运动，实现玻璃上升；当电机6驱动卷线轮4逆时针转动时，第二拉索收紧，第一拉索放松，使托架2沿导轨1向下运动，实现玻璃下降。

实施例2

图4为D型单轨玻璃升降器结构示意图，与实施例1不同的是，在该实施例中，驱动部的卷线轮4、卷轮座5和电机6设置在导轨1的一侧，电机6输出轴与卷线轮4连接，驱动卷线轮4正转或反转。整体结构呈D型。

实施例3

图5为下端驱动型玻璃升降器结构示意图，与实施例1和实施例2不同的是，在该实施例中，驱动部的卷线轮4、卷轮座5和电机6设置在导轨1的下端，电机6输出轴与卷线轮4连接，驱动卷线轮4正转或反转。由于卷线轮4设置在导轨1的下端，在此实施例中，不设置下导向件8，拉索3的一端固定缠绕在卷线轮4上，其另一端经上导向件7的转轮9、托架2上导向部21后，其端部固定在导轨1的上端；拉索4的一端固定缠绕在卷线轮4上，经托架2下导向部22后，其另一端部固定在导轨1的下端。

实施例4

图6为双轨中间驱动型玻璃升降器结构示意图，与实施例1、2和3不同的是，在该实施例中，导轨1为两个，分别为第一导轨11和第二导轨12，第一导轨11的两端分别设有第一上导向件71和第一下导向件81，第二导轨12的两端分别设有第二上导向件72和第二下导向件82。拉索3为三根，分别为第一拉索、第二拉索32和第三拉索。托架2为两个，分别为第一托架23和第二托架24，第一托架23滑动配合在第一导轨11上，第二托架24滑动配合在第二导轨12上。上导向部21包括第一上导向部和第二上导向部，下导向部包括第一下导向部和第二下导向部；第一上导向部和第一下导向部设置在第一托架23上，第二上导向部和第二下导向部设置在第二托架24上。卷线轮4设置在第一导轨11和第二导轨121之间，优选的，卷线轮4设置在第二导轨12上。

在第一上导向件71、第一下导向件81、第二上导向件72和第二下导向件82上分别安装有转轮9。第一拉索的一端固定并从一个方向缠绕在卷线轮4上，另一端经第一上导向件71的转轮9、第一上导向部后固定在第一导轨11的上端；第二拉索的一端固定并从另一方向缠绕在卷线轮4上，另一端经第二下导向件82的转轮9、第二下导向部后固定在第二导轨12的下端。第三拉索的一端经第一下导向件81的转轮9、第一下导向部后固定在第一导轨11的下端，另一端经第二上导向件72、第二上导向部后固定在第二导轨12的上端。

工作时，电机6驱动卷线轮4转动，当电机6顺时针旋转时，第一拉索收紧，从而驱动第一托架23沿第一导轨11向上运动，从而带动第二托架24沿第二导轨12向上运动，实现玻璃上升；当电机6驱动卷线轮4逆时针旋转时，第二拉索收紧，使第二托架24沿第二导轨12向下运动，从而带动第一托架23沿第一导轨11向下运动，实现玻璃下降。

在实施例1和实施例2中，导轨1、上导向件7、下导向件8、以及卷线座可进行合并，用塑料集成成型成一个零件，即门基板形式，就衍生出门模板玻璃升降器，也可称之为门基板玻璃升降器，即衍生出单轨门模板。

实施例3中，导轨1、上导向件以及卷轮座可进行合并，用塑料集成成型成一个零件，即门基板形式。

同理，实施例4中，第一导轨11和第二导轨121可进行合并，用塑料集成成型成一个零件，双轨门模板系统。

该门基板根据要求，可以选择性集成车身其它零件，比如扬声器等。这种情况下，实施例1～实施例4中托架2的结构不变。

导轨1可以是集成在本发明玻璃升降器上，也可以是安装在门框上。本发明对此不作限制。

采用本发明实施例1～4的技术方案，玻璃升降器匀速上升运动时的特征方程如下：

玻璃升降器匀速上升运动时的特征方程如下：

玻璃升降器匀速下降运动时的特征方程如下：

玻璃升降器托架上端堵转时(ν_托架＝0)的特征方程如下：

托架2的匀速运动速度的特征方程如下：

ν_托架＝2×ω_电机×r_卷线轮

T_额定为电机的额定扭矩，r_卷线轮为卷线轮的半径，η_机构为玻璃升降器机构的效率，G_玻璃为玻璃的重量，f_滑动阻力为玻璃受门框的滑动阻力之和，ν_托架为玻璃托架和或托架的运动速度，ω_电机为电机的角速度，T_堵转为电机的堵转扭矩，f_静摩擦力为玻璃静止时受到的静摩擦力。

参见图7，托架匀速上升时的特征方程如下：

2×F1-f1-G_重＝0 式1

托架上堵转时(即ν_托架＝0)的特征方程如下：

2×F_{堵转上拉力}-f_静摩擦力-G_重＝0 式3

托架匀速下降时的特征方程如下：

2×F2+G_重-f2＝0

托架下堵转时(即ν_托架＝0)的特征方程如下：

2×F_{堵转下拉力}+G_重-f_静摩擦力＝0

本发明通过托架结构的优化，可将电机负荷缩小二分之一。

本发明玻璃升降器除电机外零件的受力为原受力状态的二分之一，托架、卷轮座等零件受电机的力的二分之一，各零件受力状态改善，材料选择面广，结构简单化。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.汽车绳轮式玻璃升降器系统，包括导轨(1)、托架(2)、电机(6)、卷线轮(4)和拉索(3)，所述电机(6)输出轴与卷线轮(4)连接，托架(2)与导轨(1)滑动配合，其特征在于，所述托架(2)上设有导向部；所述拉索(3)一端固定并缠绕在卷线轮(4)上，另一端经导向部后固定在导轨(1)的端部。

2.根据权利要求1所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，所述托架的导向部为开设在托架(2)上的沟槽。

3.根据权利要求1所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，所述托架(2)的导向部为设置在托架(2)上的导向轮。

4.根据权利要求1所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，还包括卷轮座(5)，所述卷线轮(4)放置在卷轮座(5)中。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，还包括导向件，所述拉索(3)的另一端经导向件、导向部后固定在导轨(1)的端部。

6.根据权利要求5所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，所述卷线轮(4)设置在导轨(1)的一侧；所述导向件包括上导向件(7)和下导向件(8)；所述拉索(3)为两根，分别为第一拉索和第二拉索，第一拉索的一端从一个方向固定并缠绕在卷线轮(4)上，另一端经上导向部(21)后固定在导轨(1)的上端，第二拉索的一端从另一方向固定并缠绕在卷线轮(4)上，另一端经下导向部(22)后固定在导轨(1)的下端。

7.根据权利要求5所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，所述卷线轮(4)设置在导轨(1)的下端，在导轨(1)的上端安装有上导向件(7)；所述拉索(3)为两根，分别为第一拉索和第二拉索，第一拉索的一端从一个方向固定并缠绕在卷线轮(4)上，另一端经上导向件(7)、托架上导向部(21)后固定在导轨(1)的上端；第二拉索的一端从另一方向固定并缠绕在卷线轮(4)上，另一端经下导向部(22)后固定在导轨(1)的下端。

8.根据权利要求1～4中任一项所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，所述导轨(1)包括第一导轨(11)和第二导轨(12)，第一导轨(11)的两端分别设有第一上导向件(71)和第一下导向件(81)，第二导轨(12)的两端分别设有第二上导向件(72)和第二下导向件(82)；所述拉索(3)包括第一拉索、第二拉索和第三拉索；所述托架(2)包括第一托架(23)和第二托架(24)，第一托架(23)滑动配合在第一导轨(11)上，第二托架(24)滑动配合在第二导轨(12)上；所述第一托架(23)上设有第一上导向部(211)和第一下导向部(221)，第二托架(24)上设有第二上导向部(212)和第二下导向部(222)；所述卷线轮(4)设置在第一导轨(11)和第二导轨(12)之间,或设置在第二导轨(12)上；第一拉索一端固定并从一个方向缠绕在卷线轮(4)上，其另一端经第一上导向件(71)、第一上导向部(211)后固定在第一导轨(11)的上端；第二拉索一端固定并从另一方向缠绕在卷线轮(4)上,其另一端经第二下导向件(82)、第二下导向部(222)后固定在第二导轨(12)的下端；第三拉索的一端经第一下导向件(81)、第一下导向部(221)后固定在第一导轨(11)的下端，另一端经第二上导向件(72)、第二上导向部(212)后固定在第二导轨(12)的上端。

9.根据权利要求5～8中任一项所述的汽车绳轮式玻璃升降器系统，其特征在于，所述导轨(1)和导向件集成在门基板上。

10.根据权利要求9所术的汽车绳轮式玻璃升降器系统,其特征在于,所述拉索(3)一端固定并缠绕在卷线轮(4)上，其另一端经门基板上导向件、托架的导向部后固定在门基板导轨(1)的端部。