新型汽车雨刮器的研究与设计

新型汽车雨刮器的研究与设计

肖穆茂① 聂家鹏② 刘宗健③ 冯俊④

湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司，广西柳州 545007 汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州 545007

摘要：汽车的雨刮器是用来清扫汽车风窗玻璃上的雨水和污物的重要装置，雨刮器的存在可以为司机提供开阔的视野，是保障汽车安全行驶的重要措施，因此雨刮器的科学设计就显得尤为重要。文章重点就新型汽车雨刮器研究与设计进行分析，以供参考。

关键字：汽车雨刮器；研究；设计

引言

近些年来，随着科学技术的不断进步和发展，智能化在人们的生活中越来越普遍，在当前的雨刮设计中也有智能化技术的应用，可以说利用智能化技术设计的雨刮器与传统的雨刮器存在很大的区别，在雨刮器的处理器设计、机电驱动设计等方面都有了很大的改变，此外运用智能化技术设计的雨刮器的系统运行性能也有了很大的提升。

1汽车雨刮器相关概述

1.1雨刮器的组成及工作原理

雨刮器通常称刮水器、挡风玻璃雨刷或水拨，用于去除汽车挡风玻璃上的沙尘、水及雪，在不良天气时保证驾驶员能够有良好的视线，保障行车安全。雨刮器一般是由刮水器主机、连动杆、雨刷等组成，其中电动机是刮水器主机，传动部分是连动杆，执行部分是雨刷。当前直流电动机和蜗轮蜗杆减速器构成的减速电机输出动力构成刮水器主机，工作原理为实现减速增扭输出动力是通过蜗轮蜗杆减速器，雨刷的低速左右摆动是通过直流电动机的高速转动转换而完成，即完成刷雨过程。现有雨刮器包括普通雨刷、无骨雨刷、手动调节式雨刷、随速感应式雨刷、雨量感应式雨刷等。

1.2各类型的雨刮器优缺点

有骨雨刮缺点：第一，压力传递不均匀，刮水效果差；第二，金属支架重，电机负担大；第三，结构复杂，噪音大。二、三段式雨刮器缺点与有骨雨刮一样，骨架弹性差，压力传递不好，刮水较差。新型无骨雨刮，规避有骨雨刮和三段式雨刮的缺点，整体式钢片代替金属支架，胶条受力均匀，简化结构和重量，减轻电机负荷，电机寿命长；减少水痕、擦痕、噪音，刮刷效果好。

2传统汽车雨刮器存在的缺陷

就我国目前的汽车雨刮刮刷方式而言，总共有四种刮刷方式，分别为同向刮刷、对刮、单臂可控刮刷和普通单臂刮刷。前两种刮刷方式还可以根据电机数目的不同，分为单电机驱动和双电机驱动两种。在上述多种刮刷方式中，具备伺服功能的双电机对刮模式可以说是当前较为先进的刮刷方式。传统的雨刮器有如下的特点，即雨刮采用对刮和同向刮刷的方式进行布置，这就使得刮刷面积增大了10%，从而有效的减少了刮刷盲区；雨刮片较为符合空气动力学特性，在使用后关闭雨刮器的状态下，雨刮可以完全的收进雨刮槽内，从而有效的减少了空气阻力；在车辆高速行驶的状态下，雨刮片的空气动力学部件的下压力会更强，有效的避免了下压力不足而导致的刮刷不净现象的产生。

3新型汽车雨刮器的研究与设计

雨刮系统是汽车中的重要组成部分，在智能化发展的过程中，汽车雨刮系统也逐渐朝着智能化的方向发展，如智能化处理器设计、电机驱动的设计等，此外还有对雨刮系统的一些硬件和软件的设计。从系统的结构出发，对雨刮系统的处理器设计、电机驱动设计和其他设计进行了分析，详细如下：

3.1处理器设计

处理器是智能汽车雨刷系统的重要组成部分，处理器的性能直接决定了雨刷的整体性能，主要控制雨刷系统的转速、电机转速信号处理和雨量信号的处理等，这些信号的采集和处理直接影响雨刷系统的工作性能，所以智能汽车雨刮系统的设计对处理器有着非常高的要求。新型智能汽车的雨刮系统处理器只有拥有高精度的模拟水平，才能够更好地控制这些性能，而且除了高精度的模拟水平，还需要具备一些高性能的数字信号处理的能力，所以进行处理器设计时，应该采用高度集成的芯片，如DSP芯片对高性能的数字混合处理器有良好的兼容性，对于外部的各种信号处理也有非常强的能力，从而提升智能汽车雨刮系统的运行效率。

3.2电机驱动设计

除了处理器的设计，新型智能汽车雨刮系统还包括电机驱动系统。电机驱动系统就是车载专用电机，主要功能是为汽车雨刮系统提供相应的电流，能够保证系统的正常运行。在电机驱动设计时，专用的车载电器驱动芯片是最好的选择，因为其能够为整个系统提供最大的电机驱动电流，可以达到30A，而且在新型智能汽车雨刮系统电机驱动的内部集成了电流感性的模块和Ｈ桥电机驱动的电路，这样的设计可以将智能雨刮电机驱动得更好。一般情况下，雨刷系统的智能驱动运行有电机驱动的保护，可能达到更好的智能保护要求，对其电机的运行状态实时检测，如果发现电机处于异常的情况，就应该采取及时的有效措施，保证了新型智能汽车雨刮系统的运行可靠性和安全性。

3.3其他设计

除了处理器模块和电机驱动，新型智能汽车雨刮系统还有其他的硬件设备，包括总线结构的设计、外围电路、仿真接口等，这些硬件设备对整个新型智能汽车雨刮系统起关键的作用，所以还需要对这些内容进行设计从而保证新型智能汽车雨刮系统的设计全面性，其中光电编码器的主要作用是对电机中信号的反馈，能够有效检测和测量雨刮的刮刷角度以及电机的转速，保证电机驱动的可靠性运行。外围电路主要包括复位电路、供电、时钟信号电路、SRAM存储外扩电路等，对新型智能汽车雨刮系统的正常运行有着非常重要的作用。

4新型汽车雨刮系统设计的改进

在科技迅猛发展的今天，汽车行业的发展极为迅速，而雨刮系统作为汽车的重要组成部分，其设计的有效性、合理性将直接影响其运行效率。因此，在新型智能汽车雨刮系统设计的过程中，应不断对其改进和创新，这样才能保证智能雨刮系统的长期发展，同时也为汽车行业的发展作出一定的贡献。

4.1优化调整间歇刮刷模式的间歇时间

在旧式汽车雨刮系统运行的过程中，它主要是由专门的电路控制雨刮的间歇工作，而当其长时间运行，极易引发系统硬件故障；再加上系统运行间歇时间无法自由调整，就会影响雨刮系统运行的安全性和可靠性。在新型智能汽车雨刮系统设计的过程中，主要采用数字信号的方式控制雨刮间歇工作，这样做不仅保证了系统运行的智能性，也便于相关操作人员设置和调整雨刮的间歇时间，从而有效提高智能汽车雨刮系统的运行效率。

4.2改进刮刷模式

经过调查分析，雨刮的转速主要是在2-3个固定挡位转动的．因为2个挡位之间的转速差较大，所以会给雨刮系统的正常运行造成一定的困难，不利于雨刮系统的正常运行，在此过程中一方面要保证系统在运行过程中雨刮转速的可调性，另一方面要保证雨刮的转速与汽车实际的运行速度相符。在设计过程中，雨刮的转速应改进为渐变速的刮刷模式，在一定的挡位下要保证雨刮的刮刷速度渐变运行，这样可以有效提升智能汽车雨刮系统的运行效率。

结束语

综上所述，在科学技术飞速发展的当下，新型智能汽车雨刮的设计和开发已经逐渐的成为了发展的热潮，在传统雨刮开发和利用的基础上，结合现代先进的科学技术制造的智能雨刮更具有使用的优越性和先进性，在实际的使用中更能发挥其优势，相信在不久的将来新型智能雨刮将会有一片光明的发展前景。

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