外后視鏡電動(dòng)折疊問題的研究

羅詩(shī)明 曾琪 徐林邦 梁貴東 鐵盛武

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

外后視鏡電動(dòng)折疊問題的研究

羅詩(shī)明 曾琪 徐林邦 梁貴東 鐵盛武

(上汽通用五菱汽車股份有限公司 545007)

外后視鏡的折疊功能是指汽車兩側(cè)的后視鏡，在必要時(shí)可以折疊收縮起來，分為手動(dòng)和電動(dòng)兩種。目前的中、高檔車上，其后視鏡絕大多數(shù)都采用了可折疊式的，而對(duì)于手動(dòng)式的折疊后視鏡，駕駛員必須把手伸出窗外操作或下車折疊，若在行車中需要對(duì)其進(jìn)行調(diào)試，既不方便又不安全，因此，目前這種折疊的后視鏡的市場(chǎng)份額在逐漸減少。另外一種就是電動(dòng)折疊后視鏡，這也是比較普遍的一種，其優(yōu)點(diǎn)是駕駛員在車內(nèi)就可以對(duì)其進(jìn)行折疊，汽車啟動(dòng)時(shí)后視鏡會(huì)隨之打開。這種小功能在大都市里的路邊停車時(shí)候特別有用，后視鏡折疊后能節(jié)省很大的空間，同時(shí)也規(guī)避了因刮碰而折斷的風(fēng)險(xiǎn)。本文對(duì)外后視鏡電動(dòng)折疊的相關(guān)問題展開論述，以期為其研究提供參考。

外后視鏡；電動(dòng)折疊

0 引言

后視鏡折疊功能是指汽車兩側(cè)的后視鏡在必要時(shí)可以折疊收縮起來，車輛在行車過程中難免發(fā)生一些刮碰，后視鏡作為安裝在車輛上寬度最寬的零部件，在造成相擦的情況下，最易受到?jīng)_擊，為了最大程度避免擦傷，就需要后視鏡有折疊功能。具有折疊功能的后視鏡，在通過狹窄路段時(shí)可以收縮起來，提高了車子的通過性，在駕駛員離開車子的時(shí)候，也可以把后視鏡折疊起來，不僅可以保護(hù)鏡面，還可以縮小停車泊位空間，有效的避免了刮蹭。而電動(dòng)后視鏡較傳統(tǒng)的手動(dòng)后視鏡有著更大的優(yōu)勢(shì)，因此，電動(dòng)折疊后視鏡的相關(guān)問題依然有著很高的研究性。

1 外后視鏡電動(dòng)折疊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理與故障剖析

1.1 后視鏡電動(dòng)折疊結(jié)構(gòu)

圖1 后視鏡電動(dòng)折疊結(jié)構(gòu)

圖2 折疊限位結(jié)構(gòu)

外后視鏡電動(dòng)折疊機(jī)構(gòu)通常是利用銷軸和彈性環(huán)的定位塊、電動(dòng)折疊電機(jī)、襯底、彈簧總成到軸承，如圖1所示。

當(dāng)折疊功能被激活時(shí)，底物就會(huì)被電動(dòng)折疊馬達(dá)旋轉(zhuǎn)到銷的中心軸上。上部表面的凸起結(jié)構(gòu)防止定位塊與電動(dòng)折疊電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)。彈簧和彈性環(huán)不會(huì)由于彈簧的壓縮而與襯底一起轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)折疊電機(jī)本身沒有極限限位功能，電折疊是由極限結(jié)構(gòu)控制的。如圖2所示，基板跟隨電動(dòng)折疊電機(jī)旋轉(zhuǎn)，直到基板上的定位銷于支座的止動(dòng)裝置。

1.2 電動(dòng)折疊主要部分的材料

支撐和基板沒有采用常規(guī)鋁合金材料的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，而是應(yīng)用了PBT工程塑料+50%GF。定位盤的材質(zhì)為POM[1]，針軸由鋅合金材料制成。

1.3 故障的發(fā)生與現(xiàn)象

(1)超負(fù)荷折疊工作。后視鏡也是有著壽命周期的，其折疊的次數(shù)不是無限的，當(dāng)超出其行程設(shè)計(jì)值后，將發(fā)生故障。

(2)異常聲音。后視鏡折疊過程出現(xiàn)異常聲音的嘎嘎聲。在產(chǎn)品發(fā)生故障后后，在拆卸后的觀察發(fā)現(xiàn)，限位銷有破裂的情況，甚至一些限位塊出現(xiàn)完全折斷。在基體和彈簧的表面有非常明顯的磨損。此外，在組裝的過程中，利用白色的油脂涂在大頭針外面來對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)生故障后，潤(rùn)滑脂已經(jīng)變成黑色，并且含有黑色粉碎的顆粒。

1.4 故障原因分析

第一，限位塊破裂或脫落是造成折疊超負(fù)荷工作的直接原因。第二，在限位塊塊損壞之后產(chǎn)生的碎屑落入銷和基板的軸中，這可能是造成異常聲音產(chǎn)生的因素。同時(shí)，基板的表面越來越磨損，磨損造成表面的不平坦也可能是一個(gè)重要的原因。油脂變黑并含有破碎的顆粒的事實(shí)也可以證明上述的分析。什么原因?qū)е孪尬粔K破裂或斷裂？異常聲音產(chǎn)生的主要原因是什么？為了解釋諸多疑問，我們從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和材料的兩個(gè)方面著手研究，并進(jìn)行了大量的測(cè)試。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷與解決措施

折疊限制的主要工作由限制機(jī)構(gòu)來進(jìn)行控制的，產(chǎn)品使用的電動(dòng)折疊馬達(dá)的輸出扭矩為2.5 N.m。如圖3所示，基準(zhǔn)平面與旋轉(zhuǎn)中心的距離為8 mm，極限平面上的壓力為312 N。根據(jù)測(cè)量與校核，得出限制表面沉積的影響量為9.3 mm2，因此可以得知，限位平面上的壓強(qiáng)值為33.5 MPa。在耐力試驗(yàn)中，只有200個(gè)循環(huán)便有故障產(chǎn)生?？墒前凑赵O(shè)計(jì)說明來看，功率折疊功能必須完成20 000次的折疊測(cè)試。其中存在的差距還不小，在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)后，兩邊限位均碎裂的狀態(tài)。這是限位塊開裂或破裂的主要原因。

在對(duì)故障零件進(jìn)行測(cè)試后，基材表面和彈簧表面有明顯磨損現(xiàn)象，磨損表面粗糙，圓形磨損痕跡和銷軸不在一條直線上。工作時(shí)彈簧和基板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于摩擦產(chǎn)生了異常聲音。觀察一些有缺陷的部件后，我們發(fā)現(xiàn)一個(gè)共同特征，即彈性環(huán)是偏轉(zhuǎn)的，表示壓縮彈簧偏離。彈簧與銷釘之間有空隙，沒有定位裝置，彈簧位置的折疊過程，受力不平衡，是導(dǎo)致不正常聲音產(chǎn)生的主要原因。

為此，我們需要對(duì)折疊限位結(jié)構(gòu)采取一定的優(yōu)化措施，當(dāng)電動(dòng)折疊電機(jī)輸出扭矩為固定值時(shí) ,若要降低限位結(jié)構(gòu)上的壓強(qiáng)值，則需要最大程度上地增大限位面積。但是，由于種種條件的限制和各樣的因素導(dǎo)致，只能增加結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)對(duì)其的優(yōu)化措施。如圖3所示 ,將基板底部的凸臺(tái)增加到結(jié)構(gòu)的外側(cè)，制成一個(gè)圓形槽，在定位片的外側(cè)的凸出部分的兩端運(yùn)動(dòng)，并通過狹槽達(dá)到限位的目的。該限制平面和旋轉(zhuǎn)中心距離為25 mm，因此壓力限制為100 N，在限制有效面積為18.6情況下的壓力值為5.4 MPa。

為了消除彈簧現(xiàn)象的偏差，增加彈簧定位墊片，防止彈簧搖動(dòng)是根本的解決辦法。另外，在彈簧和基板之間安裝定位墊片，以及使用優(yōu)異的耐磨POM材料，可以在很大程度上減小因彈簧摩擦產(chǎn)生的損壞。如圖4所示。

外后視鏡電動(dòng)折疊還存在偶爾無法收折的現(xiàn)象，這也是較為常見的故障之一。這種故障是間歇性的，不是完全損毀，但是也對(duì)日常的正常使用造成了困擾。

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，由于電動(dòng)后視鏡是直接受控于調(diào)節(jié)按鈕的，經(jīng)過控制線路的控制與切換實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)[2]。

圖3 新增的限位結(jié)構(gòu)圖

圖4 增加定位墊圈

3 主要材料的選擇方案

工業(yè)與機(jī)械設(shè)計(jì)也有相應(yīng)的法規(guī)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了彎曲及撞擊試驗(yàn)的各項(xiàng)檢查指標(biāo)。其中對(duì)于材料的要求也是十分規(guī)范的，對(duì)于支座來講，起到了十分關(guān)鍵的力的傳導(dǎo)作用，因此其材料的強(qiáng)度和剛度穩(wěn)定性必須得到保證?；遄鳛橹饕某兄貥?gòu)件，同樣要選擇性能優(yōu)越的，強(qiáng)度、剛度較大的材料。在外后視鏡電動(dòng)產(chǎn)品中經(jīng)常采用的材料搭配方案是PBT+50%GF與PA66+60%GF，GF 是玻璃纖維，PBT指的是對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，PA66是己二胺和己二酸縮聚物，即是通常我們所說尼龍材料。

常用的材料搭配方案對(duì)比：

表1 PBT+50%GF與 PA66+60%GF機(jī)械性能對(duì)比

可以看出 , PA66 +60%GF從各個(gè)方面都具有一定的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)于PBT+50%GF。同時(shí)，在體積同等的情況下， PA66 +60%G有著更輕的重量。并且，對(duì)于注塑成型加工工序和條件也相對(duì)簡(jiǎn)單,無論是材料單價(jià)還是生產(chǎn)成本都較為便宜。因此, 基板材料選用PA66 +60%GF。

4 通過實(shí)踐檢驗(yàn)研究結(jié)論

前文中已經(jīng)提到，無論是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)說面，還是國(guó)家相關(guān)的強(qiáng)制性規(guī)范都要求了電動(dòng)后視鏡的折疊耐久試驗(yàn)的指標(biāo)是，在進(jìn)行 2萬次的折疊循環(huán)后，折疊限位仍然能夠保證功能完好, 并且沒有異常聲音產(chǎn)生。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB15084 -2007進(jìn)行撞擊試驗(yàn)后，折疊限位同樣正常。按照相關(guān)規(guī)范對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，保證其質(zhì)量過關(guān)。

5 結(jié)束語

隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，汽車上的各項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)都在進(jìn)步，對(duì)于外后視鏡的電動(dòng)折疊功能已經(jīng)不是新鮮事物，但是其依然有著較大的研究和發(fā)展的空間。本文從生活中常見的電動(dòng)后視鏡折疊功能存在的問題著手分析, 從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷和材料選擇等方面剖析原因并提出相應(yīng)的措施。希望為其相關(guān)研究有所啟示，同時(shí)也相信，在未來的汽車發(fā)展中，電動(dòng)折疊后視鏡將成為標(biāo)配，因此其研究的前景無限廣闊，也相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，種種問題都會(huì)迎刃而解。

[1]周達(dá)飛, 吳張永, 王婷蘭.汽車用塑料— —塑料在汽車中的應(yīng)用[ M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003.2.

[2]曾正明.機(jī)械工程材料手冊(cè)(第6版)[ M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.3 GB15084-2006[ S].汽車后視鏡的性能和安裝要求.

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羅詩(shī)明（1990—），男，本科，研究方向?yàn)槠囃怙椓悴考矫妗?/p>