基于威驰轿车电动车窗自动关窗装置的设计

2008年 　第 12期 (总第 178期 ) 黑龙江交通科技 HE ILON GJ IAN G J IAO TON G KEJ I No. 12, 2008 ( Sum No. 178) 基于威驰轿车电动车窗自动关窗装置的设计 徐本财 1 ,鲍 　宇 2 (1.黑龙江省收费公路管理局 ; 2. 黑龙江学院汽车系 ) 摘 　要 :目前 ,随着车辆的普及以及轿车家庭化的发展趋势 ,对于一般乘用车辆 ,驾驶员锁车后可能出现忘记 关闭车窗的现象 ,容易导致随车物品的丢失 ,给车主带来损失。基于威驰 GL - i轿车不具有自动关窗功能而 进行电路设计 ,改变了原有威驰轿车电动车窗升降控制系统的不足 ,实现了车辆落锁时车窗的自动关闭控 制。当汽车熄火落锁时 ,自动关窗信号会触发自动关闭程序 ,自动关闭所有的车窗。发动机正常工作时 ,取 消自动关窗功能 ,进而执行原有的车窗控制操作。 关键词 :汽车 ;车窗 ;电路 ;电子控制系统 ;单片机 中图分类号 : U463102　　　文献标识码 : A　　　文章编号 : 1008 - 3383 (2008) 12 - 0139 - 02 收稿日期 : 2008 - 07 - 17 1　引 　言 如今越来越多的轿车上安装了电动车窗 ,同时也随着电 子技术在汽车中的广泛应用 ,出现了自动关闭功能的智能型 电动车窗。这些装备不仅方便了驾乘人员 ,减轻了他们的疲 劳强度 ,更有利于行车安全。 电动车窗主要由车窗玻璃升降器、电动机、继电器、开关 等装置组成。电动车窗除了要实现车窗的开启与关闭外 ,更 为重要的是要保证车窗在不同的环境下均能正常工作。如 在北方的冬季 ,车窗的移动轨道出现冰雪时 ,车窗在移动时 遇到的阻力很大 ,如何保证车窗的正常开启和关闭 ,这就是 电动车窗要解决的主要问。 2　国内外自动关窗器的发展状况 车窗自动关窗器是根据人们对车窗使用过程中经常重 复又必不可少的动作 ,通过电子模块加以组合 ,使落锁、关窗 动作一气呵成 ,以实现人对车的控制更为方便和可靠。 自动车窗关闭器最先是在 20世纪 80年代末期欧洲的 一些名厂豪华车上开始应用 ,在经过十几年的应用和发展其 技术已相当成熟了。目前国内许多豪华车也都有此配置了 , 但一些中档车由于市场原因 ,这一非常实用的配置被省略 了 ,电脑程式型关窗器 ,它的设计原理是根据汽车电动窗在 正常工作和关闭时读入的模拟信号转换成数字信号 ,储存于 一块记忆体内 (ROM ) ,再通过一块专用 CPU (芯片 ) ,在自动 关窗时 ,比对平时使用的正常工作信号 ,以程序方式来控制 和处理电机的转动。由于是依次动作 ,保证了电瓶在无充电 状态下 ,正常放电 ,使电瓶和电动机都能正常、安全的工作。 3　威驰轿车电动车窗结构与工作原理 所谓电动车窗 ,一般是指其车窗玻璃升降器能自动升、 降车窗玻璃 ,即使在行车过程中也能方便地开、关车窗。 3. 1　电动车窗结构 电动车窗主要由车窗电动机、车窗玻璃升降器、控制开 关组成。此外 ,为吸收冲击对机构的影响 ,一般都装有吸收 冲击的缓冲装置。 (1)车窗电动机。 威驰轿车车窗电动机是一个永磁、两极直流电动机 ,电 动机内部装有减速装置。车窗电动机内部一般都装有抑制 无线电干犹装置 ,以防止在使用车窗玻璃升降器时对车内无 线电的接收形成干扰。车窗电动机一般设计成正反旋转 ,具 有较高输出转矩、低噪声、小体积、扁平外形和短时工作制 , 并对尘埃及洗涤剂具密封防护性能。为了与不同升降机构 相匹配 ,车窗电动机输出部分的结构也有所不同。对于交臂 式结构 ,电动机的输出部分也是一个小齿轮 ,通过与软轴上 的齿 (近似于齿条 )相啮合 ,驱动软轴卷绕 ,带动玻璃沿导轨 作上下运动。 (2)车窗玻璃升降器。 电动车窗玻璃升降器有油压式和机械式两大类。机械 式升降器的结构形式有绳轮式、交臂式和软轴式。威驰轿车 采用的是交臂式结构 ,交臂式车窗玻璃升降器 ,主要由扇形 齿板、玻璃导轨及调节器等组成。它的工作原理是 :扇形齿 板利用驱动电动机的棘轮进行转动 ,从而带动 X臂运动 ,而 使车窗玻璃作上下移动。 (3)控制开关。 威驰轿车电动车窗系统装有一个电动机通过开关控制 它的电流方向 ,使车窗升、降。一般都装有两套开关 ,一套装 在仪表板上或驾驶员侧门上 ,为总开关 ,它由驾驶员控制每 个车窗升降 ;另一套分别装在每个车窗中部 ,为分控开关 ,由 乘客进行操纵。 3. 2　电动车窗电路的功能特点 (1)威驰轿车电动车窗仅仅需要按钮操作 ,即可由电动 机驱动车窗上下移动 ,使车窗开启或关闭十分方便。在一般 电动车窗控制电路中 ,都设有驾驶员操作的主控开关和每一 个车窗的独立操作开关 ,每个车窗的操作开关可由乘客自己 操作 ,驾驶员可以控制四个车窗。有些汽车的主控开关还备 有只能由驾驶员一人控制的锁止开关 ,以切断其他各车窗的 电源 ,此时 ,只能由驾驶员控制车窗的操作 ,每个车窗的独立 操作开关不再起作用。但由于当您的汽车停车熄火关好门 后 ,有时会忘记将玻璃窗升到位 ,如果想起的话要重新起动 电源 ,还要按玻璃窗开关将其升到位 ,操作比较麻烦。 (2)威驰轿车电动车窗电路虽然简单 ,但没有设置防过 载装置 ,当电路中电流过大或者在冬天车窗玻璃导槽内结冰 时 ,按下开关 ,电机工作 ,而车窗未动 ,这样电机就容易发生 损坏 ,电路中断 ,带来各种不必要的烦恼。 (3)四个车门各有一个电机 ,通过电机的正反转来控制 车窗的升降。 (4)电动机正常工作时 ,电动机是一端搭铁 ,当电动机 停止工作时 ,电动机是两端搭铁。 4　威驰轿车自动关窗电路设计 针对威驰轿车电动车窗的功能特点 ,电动机正常工作 ·931· © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 总第 178期 黑龙江交通科技 第 12期 时 ,电动机是一端搭铁 ,当电动机停止工作时 ,电动机是两端 搭铁。而自动关窗器的设计思路是要实现当驾驶员熄火落 锁时 ,进行低电平控制 ,这就需要在不改变原车电路的基础 上 ,增加一些元器件使电动机实现电动机一端搭铁 ,因此在 不改变原车电路的基础上 ,对威驰轿车电动车窗电路进行优 化设计 ,增加自动关窗功能。 4. 1　电路设计 本方案的设计原理如图 2所示 ,当点火开关被闭合的时 候 ,单片机收到的是高电平 ,此时单片机不工作 ;而当点火开 关被拨开的时候 ,蓄电池会给单片机一个额外的电源 ,单片 机收到的是低电平 ,此时单片机工作 ,根据所编写的程序 ,实 现其功能。首先单片机会给自动关窗器的电路一个 20 m s 的延时程序 ,这个时间是为了使继电器将电机的回路断开 , 以避免电路短路 ,当延时过后 ,车窗开始自动上升 ,这个上升 时间会持续 15 s,之后电机停转 ,上升结束。而当发生电机 电流过大时或在冬天车窗结冰时 ,电机无法正常工作时 ,在 电路中有一断路器保护 ,这样就可安全的驾驶了。 本设计利用 89C51单片机、断路器、继电器、三极管、变 压器、电阻等器件组成 ,此次改进经济实惠、方便、电路简单 并且操作方便。 B→黑色　　　　W→白色　　　Y→黄色　　　G→绿色 W - R→白红色　　　B - Y→黑黄色　　　R - L→红蓝色　　　W - B→白黑色 R - G→红绿色　　　L - W→蓝白色　　　L - B→蓝黑色　　　R - B→红黑色 图 1　威驰轿车电动车窗电路图 图 2　设计方案电路 4. 2　编程图 根据设计要求单片机要实现的功能是当驾驶员开车的 时候 , P1. 0收到的始终是高电平 ,单片机此时不工作。而当 驾驶远熄火落锁时 ,此时单片机内部引脚 P1. 0接收到低电 平信号 ,引脚 P2. 0、P2. 1、P2. 2、P2. 3输出高电平 ,使继电器 的闭合开关断开 ,以免自动关窗电路发生短路 ,从而损坏各 元器件 ,延迟 20 m s以后四个车窗一起上升并延迟 15 s,此 时四个车窗上升到达顶部时停止工作 ,当单片机内部电流过 大时 ,电路中有断路器进行保护。程序流程如图 3所示。 (下转第 142页 ) ·041· © 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 总第 178期 黑龙江交通科技 第 12期 内边缘亦有被制动鼓内部拖刮过的痕迹。将轴承加厚来补 充轴与轴承之间的空隙 ,这样可以将制动鼓向外移 ,避免有 拖刮的现象。同时 ,发现后轮支承销与孔的配合间隙因磨损 增大 ,而影响蹄与鼓的靠合 ,还会引起制动蹄下部制动作用 迟缓 ,即踩刹车时未能及时张开或张开后又未能及时回位 , 导致刹车拖滞或不灵。在踏下制动踏板之前 ,用两扁形铁棒 撬着制动沙挡内边缘 ,可以直接看到凸轮张开时两蹄位移不 同 ,这一现象引起制动力不均衡或增长迟缓 ,因此紧急制动 时不能及时将车刹住。把新的套筒配合支承销装到原位置 , 当刹车衬片与制动鼓配合上无发现问题后 ,再进行一次全面 调整 ,使其达到最佳配合间隙 ,令蹄片张开时外圆与鼓内圆 同心。调整的过程基本上先将凸轮推杆蜗轮逆时针旋转到 将蹄片与制动鼓贴紧为止 ,再把 2支承销螺母松开 ,另外在 支承销任意一端作记号向左右旋转到抵住 ,然后把它分别旋 到左右之间的正中位置 ,再继续调整蜗轮推杆 ,试看是否还 可以将两蹄尽量向制动鼓紧靠接合。如若还存在间隙 ,用上 述步骤多次反复调到蜗轮完全抵死为止 ,最后将支承销锁紧 螺母拧紧 ,将蜗轮推杆松到 2～3响 ,从而使蹄片与制动鼓脱 离接触 ,形成合适的配合间隙。 根据原理分析 ,制动跑偏主要是汽车的左右两边车轮制 动力不等造成。造成的原因有 :衬片材料左右不一致 ;表面 加工质量不够一致 ;两分泵管路技术状况不一致 ;凸轮左右 转动阻力不一致 ;制动鼓直径、加工质量不一致 ;左右轮胎花 纹、气压不等。悬架、车桥、车架变形等也会发生制动时跑 偏。经检查 ,其他的原因无发生 ,只是制动蹄衬片存在不少 泥污 ,表面有些硬化的现象。经镗削装复 ,试车 ,这台车制动 恢复正常 ,符合技术。 4　结 　论 通过采取前面的方法和步骤 ,修复了该车制动不灵的故 障。由此得出结论 ,造成这一故障的原因是多方面的 ,既相 互独立又相互关联着。只要有一故障未排除 ,调校好其他部 位配合 ,在这一故障排除后调校好的其他部位可能又会出现 失准情况。所以在修复制动系故障时 ,需要细心进行反复多 次的试验和调校。 参考文献 : [ 1 ] 　李春明 ,张军 ,刘艳莉 1汽车故障诊断方法与维修技术 1北 京 :北京理工大学出版社 , 20041 [ 2 ] 　赵英勋 ,刘明 1汽车检测与诊断技术 1北京 :机械工业出版 社 , 20031 (上接第 140页 ) 图 3　程序流程图 5　自动关窗器外壳的设计 针对控制电路设计自动关窗器的外部壳体。 5. 1　设计原则 (1)外形美观、安装方便。 (2)自动关窗器的安装要牢固 ,不能出现安装不稳、螺 栓松动等现象。 (3)方便自动关窗器的外部接线 ,尽量减少与汽车内部 元器件的接触 ,以使其能正常、可靠地工作。 5. 2　外部壳体设计 根据对威驰轿车电动车窗电路的改进、设计以及对各元 器件的选择 ,针对各元器件的大小 (长度、宽度、高度 )来设 计威驰轿车自动关窗器的外壳。考虑到其中最大的元器件 为继电器 , 其继电器的尺寸为 28. 5 mm ×10. 1 mm × 12. 3 mm,根据其高度 12. 3 mm 来确定上壳体的厚度为 15 mm,而下壳体本身厚度 2 mm,加上元件的厚度 12 mm足 够。所以自动关窗器外壳的尺寸长 (除吊耳外 ) 88 mm,宽 70 mm,厚度 27 mm (上壳体厚度为 15 mm,下壳体厚度为 12 mm)。 6　结 　论 自动关窗器在现代汽车中的应用日趋广泛 ,因此 ,对自 动关窗器进行优化设计就非常有必要。 文中介绍了自动关窗器的设计 ,但由于知识水平的限 制 ,设计与实际生产可能会有所偏差 ,应根据实际情况详加 考虑。根据现代人们对乘车舒适度的追求 ,自动关窗器将会 成为广大驾驶员的必需品 ,应该对其进行进一步的研究设 计 ,满足各类驾车人员的需求。 参考文献 : [ 1 ]　Julian Happ ian Sm ith. 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