CN111794626A - 一种车窗玻璃升降系统及其控制方法和汽车车门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车窗玻璃升降系统及其控制方法和汽车车门，包括滑动件、导轨和磁悬浮装置；滑动件与车窗玻璃固定连接，滑动件套设于导轨外，滑动件在磁悬浮装置的带动下沿导轨的纵向移动；磁悬浮装置包括电机、磁极转化器、第一磁铁和沿导轨的纵向连续布置的第二磁铁；第一磁铁设于滑动件上，第二磁铁设于导轨的外侧壁，第一磁铁与第二磁铁同性磁极相对；电机用于启动和关闭磁悬浮装置，磁极转换器设于第一磁铁与第二磁铁之间，磁极转换器用于产生周期性改变方向的磁场。本发明采用磁悬浮方式，将滑动件的运行方式由滑动摩擦更改为磁悬浮式间隙运动，能够避免滑动件与导轨之间因摩擦产生异响及失效，有利于延长车窗玻璃升降系统的使用寿命。

Description

一种车窗玻璃升降系统及其控制方法和汽车车门

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种车窗玻璃升降系统及其控制方法和汽车车门。

背景技术

玻璃升降器是为了保证玻璃沿着设定轨迹上升下降，方便客户使用，目前汽车市场上，基本使用的都是传统的玻璃升降器机构，按照形式大致分为绳轮式玻璃升降器、叉臂式玻璃升降器，随着产品的轻量化和精益化的发展趋势，绳轮式升降器得到广泛应用，其结构如图1所示。按照传动方式大致可分为电动玻璃升降器和手动玻璃升降器。但是无论是那种形式的升降器其基本的传动方式是：动力源(电机/人手)→拉线/叉臂→滑块/滑轨→玻璃升降运行。这种传动方式存在以下几点缺陷：

1、传动效率低、损耗大，单导轨绳轮式升降器在60～70％，双导轨绳轮式升降器可能更低一些，一般在50～55％左右，在升降器运行过程中输入的能量会在运行过程中产生损失。

2、运行平稳性差，在运行过程中由于受导槽、水切和窗框系统的影响，再加上自身系统的约束，玻璃运行过程中会产生偏转，会造成玻璃导槽偏磨。

3、升降机构易产生噪音和磨损，玻璃升降机构运行是通过滑块带动玻璃运动，而滑块是沿着导轨运行，属于接触配合，而且滑块的材料多为塑料，升降器导轨材料多为金属/塑料，随着使用次数的增加两者均会产生磨损，从而造成摩擦异响。

综上分析，现有的玻璃升降器采用金属曲面导轨与升降轨迹相吻合，玻璃运行滑块沿着导轨的曲面在Z方向运行，参阅图2，在此运动过程中需要保证升降器导轨的曲率与车门导轨的曲率及玻璃的曲率三者相符，对零部件的精度要求高、系统容差性差；另外，升降器滑块与导轨为接触摩擦、导槽与玻璃接触摩擦、水切与玻璃接触摩擦，这三处的接触摩擦会随着使用次数的增加造成磨损失效，而且受系统精度影响较大、自身适应性较差。

因此，有必要提出一种车窗玻璃升降系统及其控制方法和汽车车门，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车窗玻璃升降系统及其控制方法和汽车车门，用以克服上述背景技术中的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一方面提供一种车窗玻璃升降系统，包括滑动件、导轨和磁悬浮装置；所述滑动件与车窗玻璃固定连接，所述滑动件套设于所述导轨外，所述滑动件在所述磁悬浮装置的带动下沿所述导轨的纵向移动；所述磁悬浮装置包括电机、磁极转换器、第一磁铁和沿所述导轨的纵向连续布置的第二磁铁；所述第一磁铁设于所述滑动件上，所述第二磁铁设于所述导轨的外侧壁，所述第一磁铁与所述第二磁铁同性磁极相对；所述电机用于启动和关闭所述磁悬浮装置，所述磁极转换器设于所述第一磁铁与所述第二磁铁之间，所述磁极转换器用于产生周期性改变方向的磁场。

进一步地，所述滑动件和所述导轨上均设有位置传感器，所述位置传感器用于获取所述升降滑块的位置信息。

进一步地，所述导轨的截面呈几字形，所述位置传感器位于所述几字形截面的两侧。

进一步地，还包括判断单元，所述判断单元用于判断所述升降滑块的位置是否发生偏移。

进一步地，还包括控制单元，所述控制单元与所述电机电连接，当所述滑动件的位置发生偏移时，所述控制单元用于调节所述电机的电流，以调整所述滑动件的位置。

进一步地，所述滑动件为升降滑块，所述升降滑块具有中空腔体，所述第一磁铁设于所述升降滑块的内侧壁。

进一步地，所述第一磁铁与所述滑动件形成一体式结构。

进一步地，沿所述导轨的横截面设有多个位置传感器，多个所述位置传感器在所述导轨的横截面上对称设置。

本发明另一方面提供一种基于上述的车窗玻璃升降系统的控制方法，包括以下步骤：按下车窗的升降开关，所述第一磁铁和所述第二磁铁在电的作用下产生同性的磁场，在磁场的作用下所述滑动件与所述导轨之间产生悬浮间隙；所述电机通电，在电磁力的作用下所述滑动件上升或下降；所述判断单元判断在上升或下降过程中所述滑动件的位置是否发生偏移，若发生偏移，通过所述控制单元调节所述电机的电流，以调整所述滑动件的位置，使所述滑动件在运行过程中保持平稳。

相应地，本发明还提供一种汽车车门，该汽车车门包括上述的车窗玻璃升降系统。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明通过磁悬浮方式，将升降系统的滑动件与导轨的滑动摩擦更改为不接触的悬浮式运动，能够有效解决滑动件与导轨之间因滑动摩擦阻力过大导致的异响或失效问题。相对于现有技术，由于直接采用磁悬浮装置驱动，类似磁悬浮列车的原理，省去了牵引线的设计，该玻璃升降系统设计巧妙，结构简单，零部件更少，容易制造且有利于节约生产成本。

2、本发明的车窗玻璃升降系统及其控制方法和汽车车门，在车窗玻璃静止情况下通过滑动件与导轨的磁铁间的吸引作用相吸合，保持玻璃的停止位置，在玻璃升降过程中通过位置传感器来识别调整玻璃的位置，从而有利于降低导槽和水切的磨损，并延长升降系统的使用寿命。相对于现有技术，本发明能够降低对导槽、玻璃和车门钣金的尺寸容差性能要求，在解决升降器机构的磨损和异响问题的同时，增强了升降系统运行的平稳性，并大大提升了升降系统的耐久性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是背景技术中的车窗玻璃升降器的结构示意图；

图2是背景技术中的车窗玻璃升降器的工作示意图；

图3是本发明实施例中的车窗玻璃升降系统运行时导轨与滑块的配合状态；

图4是本发明实施例中的车窗玻璃升降系统静止时导轨与滑块的配合状态；

图5是本发明实施例中的车窗玻璃升降系统的结构示意图；

图6是图5对应的局部放大图；

其中，图中附图标记对应为：01-升降器滑块、02-金属导轨、03-滑块衬套；1-升降滑块、2-导轨、3-位置传感器、4-第一磁铁、5-第二磁铁，6-磁极转换器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本发明作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，X方向为车长方向，Y方向为车宽方向，Z向为车高方向。

实施例

现有玻璃升降系统的传动机构为机械式传动，多为拉线或金属齿板，当车窗玻璃上升或下降时，升降器的滑块与升降器导轨之间的配合为接触配合，现有的玻璃升降系统结构复杂，其涉及的零部件较多，系统受零部件制造精度、外界环境和材料性能等多方面因素的影响较大，例如，在低温情况下导槽收缩，导槽对车窗玻璃侧面挤压力增大，导致系统阻力过大甚至超过玻璃升降器驱动力，出现车窗玻璃升降不顺畅甚至无法升降的现象；现有的对升降器滑块和导轨的自身耐磨性要求很高，经过多次升降动作后，滑块因摩擦而受损，导致玻璃在车身X、Y方向摆动幅度加大，其中，车窗玻璃运行轨迹稳定性变差；现有的车窗玻璃导槽结构容差能力差，对导槽、玻璃、车门钣金尺寸精度要求高，如出现偏差就会造成升降器机构自身磨损加剧、寿命降低、产生异响，进而导致升降器的磨损甚至损坏。

本实施例提供了一种车窗玻璃升降系统，参阅图3-5，本实施例的车窗玻璃升降系统，包括滑动件、导轨2和磁悬浮装置；滑动件与车窗玻璃固定连接，滑动件套设于导轨2外，滑动件在磁悬浮装置的带动下沿导轨2的纵向移动；磁悬浮装置包括电机、磁极转化器6、第一磁铁4和沿导轨2的纵向连续布置的第二磁铁5；电机用于启动和关闭磁悬浮装置，由于电机转子的转动，电机能够将直流电转变为交流电；第一磁铁4设于滑动件上，第二磁铁5设于导轨2的外侧壁，第一磁铁4与第二磁铁5同性磁极相对；磁极转换器6设于第一磁铁4和第二磁铁5之间，磁极转换器6用于产生周期性改变方向的磁场。通过磁场方向的周期性改变，基于磁极同性相斥、异性相吸的原理，推动滑动件沿导轨2运动。

本实施例中的车窗玻璃升降系统，利用磁悬浮装置产生的排斥力将滑动件托起，使滑动件悬浮在导轨2上，在滑动件沿导轨2滑动的过程中，由于磁极转换器6能够产生周期性改变方向的磁场，利用电磁力进行导向推动滑动件沿导轨2滑动。

本实施例中的车窗玻璃升降系统，通过磁悬浮装置，将现有技术中滑动件与导轨的滑动摩擦，更改为不接触的悬浮式运动，能够有效解决滑动件与导轨之间因滑动摩擦阻力过大导致的异响或失效问题；相对于现有技术，由于直接采用磁悬浮装置驱动，类似磁悬浮列车的原理，省去了牵引线的设计，该升降系统设计巧妙，结构简单；而且本实施例采用的是单导轨的结构，车窗玻璃升降系统的结构更加简单，零部件更少，容易制造且有利于节约生产成本。

作为一种具体的实施方式，滑动件为升降滑块1，升降滑块1具有中空腔体，第一磁铁4设于升降滑块1的内侧壁。继续参阅图3，当需要操作升降车窗玻璃时，按下车窗的升降开关，此时导轨2上的第二磁铁5和升降滑块1上的第一磁铁4在电的作用下产生同性的磁场，在磁场的作用下升降滑块1与导轨2之间产生悬浮间隙，如图3中所示，悬浮间隙为A。与此同时，电机通电使升降滑块1向上或向下运行，由于磁极转换器6能够产生周期性改变方向的磁场，使升降滑块1不断向前推进，磁力既可以让升降滑块1悬浮，又可以推动升降滑块1前进，进而带动升降滑块1的上下运动，实现玻璃的升降功能。继续参阅图4，当移动车窗玻璃到指定位置后，松开车窗的升降开关，电机的电源输入结束，升降滑块1与导轨2之间的电磁极消除，从而两个磁极产生异性磁场，使升降滑块1与导轨2相吸合，从而保持玻璃的相对稳定的位置。

本实施例中的车窗玻璃升降系统，参阅图5和图6，应用了磁铁吸力和排斥力来推动升降滑块1前行，通电后，通过磁极转化器产生周期性改变方向的磁场，形成一节节带有N极和S极的电磁铁，升降滑块1上升时，升降滑块1上的第一磁铁4被导轨2上部的第二磁铁5所吸引，同时又被导轨2下部的第二磁铁5所排斥；升降滑块1下降时，升降滑块1上的第一磁铁4被导轨2下部的第二磁铁5所吸引，同时又被导轨2上部的第二磁铁5所排斥；利用电磁力的作用进行导向，通过电磁力实现升降滑块1与导轨2之间的无接触的悬浮和导向，从而实现玻璃的升降功能。

本实施例中的车窗玻璃升降系统，将升降器滑块1与导轨2的滑动摩擦更改为不接触的悬浮式运动，还可以避免升降机构的磨损，具体地，悬浮间隙可适应导槽水切的阻力变化来调节玻璃的Y向即车宽方向位置，有效吸收系统Y向容差，降低导槽、水切侧壁的磨损，从而降低对导槽和水切的Y向磨损，以提升升降系统寿命，提升升降系统的耐久性，延长升降系统的使用寿命。本实施例中，可以通过调节电机的电流来调节控制悬浮间隙，以满足车窗玻璃升降系统的防磨损要求。

作为一种具体的实施方式，第一磁铁4有多个，多个第一磁铁4在滑动件上对称设置，滑动件采用升降滑块1时，可以均匀第一磁铁4对升降滑块1的作用力，使升降滑块1的运动更加平稳。

作为一种具体的实施方式，磁极转换器6可以集成在升降滑块1上，第一磁铁4与升降滑块1可以为一体式结构，保证在升降滑块1的运动过程中第一磁铁4不会脱落。导轨2上设有凹槽，第二磁铁5嵌装与凹槽中，结构简单，安装方便。

需要说明的是，第一磁铁4与第二磁铁5的固定方式不限于如上所述，在其他的一些实施方式中，第一磁铁4和第二磁铁5还可以采用其他的固定方式，只要能够实现相同的功能即可。

作为一种具体的实施方式，滑动件和导轨2上均设有位置传感器3，滑动件采用升降滑块1时，位置传感器3设于升降滑块1的内侧壁，设于导轨2的外侧壁，位置传感器3用于获取升降滑块1的位置信息。通过采用磁悬浮的设计，运行过程中滑块与导轨不接触，提升了传动效率，并在运行部位增加传感器，在降低了机构的运行噪音的同时，还能够提升玻璃升降系统运行的稳定性。

作为一种具体的实施方式，导轨2的截面呈几字形，位置传感器3位于几字形截面的两侧。采用单导轨结构，设置“几”字型断面，对于车辆的自身成本以及轻量化设计都有优势，而且结构相对简单。“几”字型导轨2的两侧增加位置传感器，能够保证升降滑块1运行的稳定性。

进一步地，沿导轨2的横截面设有多个位置传感器3，多个位置传感器3在导轨2的横截面上对称设置。

作为一种具体的实施方式，车窗玻璃升降系统还包括判断单元，判断单元用于判断升降滑块1的位置是否发生偏移。

作为一种具体的实施方式，车窗玻璃升降系统还包括控制单元，控制单元与电机电连接，当滑动件的位置发生偏移时，控制单元用于调节电机的电流，以调整滑动件的位置。具体地，当采用升降滑块1作为滑动件时，若升降滑块1的位置发生偏移，控制单元调节电机的电流，以调整升降滑块1的位置。

本实施例中，通过传感器的设置，监控升降器运行过程中的X、Y、Z向运行位置，保证运行平稳性的作用，监控升降器的滑块的位置，在运行过程中产生位移偏差时会及时调整电机运行电流适应系统阻力，保证运行平稳性，根据系统阻力的变化来调整玻璃在导槽内的X、Y向位置，从而提升系统的容差能力、增加系统稳定性，进而延长系统寿命。相对于现有技术，本发明能够降低对导槽、玻璃和车门钣金的尺寸容差性能要求，在解决升降器机构的磨损和异响问题的同时，大大提升了升降系统的耐久性，并增强了升降系统运行的平稳性。

本实施例中的车窗玻璃升降系统，工作过程及原理如下：按下车窗的升降开关，第一磁铁4和第二磁铁5在电的作用下产生同性的磁场，在磁场的作用下升降滑块1与导轨2之间产生悬浮间隙；电机通电，在电磁力的作用下升降滑块1上升或下降；判断单元判断在上升或下降过程中升降滑块1的位置是否发生偏移，若发生偏移，通过控制单元调节电机的电流，以调整升降滑块1的位置，使升降滑块1在运行过程中保持平稳。

本实施例中的车窗玻璃升降系统，采用磁悬浮玻璃升降器滑块设计，并内部设置传感器，在系统运行过程中使升降器滑块与导轨之间为间隙配合，避免两者之间摩擦产生异响、失效。在车窗静止情况下通过滑块与导槽的磁铁两者相吸合，保持玻璃的停止位置。滑块内部增加传感装置，在玻璃运行过程中识别系统阻力的变化来调整玻璃的Y向运行位置，从而降低导槽和水切的磨损，延长使用寿命。对导槽、玻璃和车门钣金的尺寸容差性能要优于传统方案；升降器的耐久性有很大提升、运行平稳性增强、解决了升降器机构的磨损和异响问题。

本发明的另一实施例提供一种基于上述实施例中的车窗玻璃升降系统的控制方法，包括以下步骤：按下车窗的升降开关，第一磁铁4和第二磁铁5在电的作用下产生同性的磁场，在磁场的作用下滑动件与导轨2之间产生悬浮间隙；电机通电，在电磁力的作用下滑动件上升或下降；判断单元判断在上升或下降过程中滑动件的位置是否发生偏移，若发生偏移，通过控制单元调节电机的电流，以调整滑动件的位置，使滑动件在运行过程中保持平稳。

本发明的另一实施例还提供一种汽车车门，该汽车车门包括上述实施例中的车窗玻璃升降系统。

本发明的上述实施例，具有如下有益效果：

1、本发明通过磁悬浮方式，将升降系统的滑动件与导轨的滑动摩擦更改为不接触的悬浮式运动，能够有效解决滑动件与导轨之间因滑动摩擦阻力过大导致的异响或失效问题。相对于现有技术，由于直接采用磁悬浮装置驱动，类似磁悬浮列车的原理，省去了牵引线的设计，该玻璃升降系统设计巧妙，结构简单，零部件更少，容易制造且有利于节约生产成本。

2、本发明的车窗玻璃升降器系统及其控制方法和汽车车门，在车窗玻璃静止情况下通过滑动件与导轨的磁铁间的吸引作用相吸合，保持玻璃的停止位置，在玻璃升降过程中通过位置传感器来识别调整玻璃的位置，从而有利于降低导槽和水切的磨损，并延长升降系统的使用寿命。相对于现有技术，本发明能够降低对导槽、玻璃和车门钣金的尺寸容差性能要求，在解决升降器机构的磨损和异响问题的同时，增强了升降系统运行的平稳性，并大大提升了升降系统的耐久性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车窗玻璃升降系统，其特征在于，包括滑动件、导轨(2)和磁悬浮装置；

所述滑动件与车窗玻璃固定连接，所述滑动件套设于所述导轨(2)外，所述滑动件在所述磁悬浮装置的带动下沿所述导轨(2)的纵向移动；

所述磁悬浮装置包括电机、磁极转换器(6)、第一磁铁(4)和沿所述导轨(2)的纵向连续布置的第二磁铁(5)；所述第一磁铁(4)设于所述滑动件上，所述第二磁铁(5)设于所述导轨(2)的外侧壁，所述第一磁铁(4)与所述第二磁铁(5)同性磁极相对；所述电机用于启动和关闭所述磁悬浮装置，所述磁极转换器(6)设于所述第一磁铁(4)与所述第二磁铁(5)之间，所述磁极转换器(6)用于产生周期性改变方向的磁场。

2.根据权利要求1所述的车窗玻璃升降系统，其特征在于，所述滑动件和所述导轨(2)上均设有位置传感器(3)，所述位置传感器(3)用于获取所述升降滑块(1)的位置信息。

3.根据权利要求2所述的车窗玻璃升降系统，其特征在于，所述导轨(2)的截面呈几字形，所述位置传感器(3)位于所述几字形截面的两侧。

4.根据权利要求2所述的车窗玻璃升降系统，其特征在于，还包括判断单元，所述判断单元用于判断所述升降滑块(1)的位置是否发生偏移。

5.根据权利要求4所述的车窗玻璃升降系统，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元与所述电机电连接，当所述滑动件的位置发生偏移时，所述控制单元用于调节所述电机的电流，以调整所述滑动件的位置。

6.根据权利要求1所述的车窗玻璃升降系统，其特征在于，所述滑动件为升降滑块(1)，所述升降滑块(1)具有中空腔体，所述第一磁铁(4)设于所述升降滑块(1)的内侧壁。

7.根据权利要求1所述的车窗玻璃升降系统，其特征在于，所述第一磁铁(4)与所述滑动件形成一体式结构。

8.根据权利要求2所述的车窗玻璃升降系统，其特征在于，沿所述导轨(2)的横截面设有多个位置传感器(3)，多个所述位置传感器(3)在所述导轨(2)的横截面上对称设置。

9.一种基于如权利要求1-8任一项所述的车窗玻璃升降系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：按下车窗的升降开关，所述第一磁铁和所述第二磁铁在电的作用下产生同性的磁场，在磁场的作用下所述滑动件与所述导轨之间产生悬浮间隙；所述电机通电，在电磁力的作用下所述滑动件上升或下降；所述判断单元判断在上升或下降过程中所述滑动件的位置是否发生偏移，若发生偏移，通过所述控制单元调节所述电机的电流，以调整所述滑动件的位置，使所述滑动件在运行过程中保持平稳。

10.一种汽车车门，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的车窗玻璃升降系统。

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