客車后視鏡自動清洗裝置設(shè)計

閆青龍

(江蘇常隆客車有限公司， 江蘇 江陰 214400)

客車傳統(tǒng)后視鏡長期使用后鏡面上會布滿灰塵，嚴重影響駕駛員對車后的觀察效果，駕駛安全會受到影響。由于客車后視鏡安裝高度普遍大于1 800 mm，造成手動擦拭困難，勞動強度較高且清潔度較低[1]，同時行車途中或雨雪天氣不能駐車清洗，使得鏡片清洗工作無法進行。后來雖增加自動加熱功能，也僅能對雨水進行蒸發(fā)干燥處理，并不能有效去除鏡片水漬以及車輛行駛過程中的泥土灰塵，嚴重影響駕駛員駕駛視線，危險系數(shù)增加[2]。本文介紹一種帶自動清洗功能的后視鏡，重點論述這種鏡片清洗裝置，能夠減小勞動強度，提高清潔度[3]。

1 自動清洗后視鏡結(jié)構(gòu)組成

為了解決傳統(tǒng)后視鏡存在的問題，通過對常見后視鏡結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計出一種減小勞動強度的自動清洗后視鏡鏡片裝置，具體組成部件及結(jié)構(gòu)如圖1所示，細節(jié)如圖2所示。

圖1 自動清洗后視鏡組成部件及結(jié)構(gòu)

(a) 細節(jié)圖一 (b) 細節(jié)圖二

該后視鏡具有傳統(tǒng)后視鏡所具備的所有功能及結(jié)構(gòu)，同時增加鏡片清洗裝置。包含清洗組件、驅(qū)動組件及其他輔助組件，驅(qū)動組件作為動力輸出驅(qū)動清洗組件，并在其他輔助組件的作用下完成對鏡片的清洗工作[4]。

1) 清洗組件結(jié)構(gòu)。清洗組件結(jié)構(gòu)組成如圖1所示，水泵安裝于后視鏡水箱內(nèi)，其通過隱藏于后視鏡支架內(nèi)的注水管分別與鏡片上方4個出水噴頭相連接；清潔刮片采用無骨橡膠材質(zhì)，使用卡扣插接于滑動支架上，并與鏡片表面相貼合(過盈配合)。

2) 驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)。驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)組成如圖2所示，電機滑動槽與后視鏡殼體剛性連接；高扭矩電機安裝于電機滑動槽內(nèi)(電機可在滑槽內(nèi)滑動)；半齒輪與電機軸通過花鍵配合連接；滑動銷穿過滑動支架裝配于半齒輪側(cè)面上；左右2條齒條與后視鏡殼體通過螺栓連接，并在不同狀態(tài)下分別與半齒輪相嚙合。

3) 其他輔助組件。如圖1所示，容量傳感器緊固于水箱內(nèi)部，能夠及時檢測清洗液容量；后視鏡殼體上安裝有2個紅外傳感器，用于檢測鏡面清潔度。

以上所有組件最終通過程序控制，完成對鏡面的清洗工作。

2 自動清洗后視鏡工作原理

具有自動清洗功能的后視鏡系統(tǒng)與傳統(tǒng)刮水器系統(tǒng)類似，但性能更優(yōu)。該裝置的突出特點為齒輪、齒條與凸輪組成機械機構(gòu)，可以大大縮小結(jié)構(gòu)體積，而且清潔刮片行程更長。為避免雨刮臂停止?fàn)顟B(tài)下影響駕駛員視野[5]，裝置通過對傳動機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計使得雨刮臂在停止?fàn)顟B(tài)下不會占用鏡片可視區(qū)域。

2.1 控制原理方面

該裝置采用電動控制或自動控制，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集及控制，避免了模擬控制電路對元件參數(shù)的影響。當(dāng)紅外傳感器檢測到后視鏡上出現(xiàn)灰塵或雨水等污垢后，通過電信號方式傳輸?shù)絻?nèi)置集成線路(PLC)或類似中央控制元件[6]。內(nèi)部程序?qū)斎霐?shù)據(jù)進行分析判斷，并作出相應(yīng)控制策略。首先啟動繼電器，整套清洗裝置上電工作；再依次啟動增壓水泵及傳動機構(gòu)，噴淋清洗液，啟動清潔刮片；完成對鏡面清潔工作后，紅外傳感器反饋鏡面清潔程度，并傳遞停止信號，清潔刮片恢復(fù)原狀態(tài)，控制操作結(jié)束[7]。

2.2 機械傳動方面

如圖2(b)所示，此傳動機構(gòu)由齒輪齒條機構(gòu)與凸輪機構(gòu)組成。在齒輪齒條機構(gòu)中，高扭矩低速電機作為該機構(gòu)的驅(qū)動器裝置，其與半齒輪相連，作勻速圓周運動，持續(xù)輸出恒定轉(zhuǎn)矩，在一個周期內(nèi)半齒輪分別與左右齒條相嚙合，前期與左側(cè)齒條相嚙合旋轉(zhuǎn)0°～175°，此過程在齒輪齒條作用下凸輪機構(gòu)相對于齒條向下運動，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至175°后半齒輪與左側(cè)齒條開始分離，在175°～185°之間半齒輪與齒條保持分離狀態(tài)；凸輪機構(gòu)運動到最低點，在摩擦力作用下保持相對靜止?fàn)顟B(tài)。此時清潔刮片在凸輪機構(gòu)作用下抖動，清除鏡片上塵土泥垢；半齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)至185°后開始與右側(cè)齒條相嚙合，凸輪機構(gòu)反向運動，到達360°后凸輪機構(gòu)處于最高點，齒輪齒條機構(gòu)運行一個完整周期[8]。不斷重復(fù)此過程，直至裝置停止工作。

在凸輪機構(gòu)中，半齒輪轉(zhuǎn)動時，滑動銷在滑槽中作相對滑動?？杉僭O(shè)半齒輪相對于齒條靜止，半齒輪轉(zhuǎn)動，0°～180°過程中滑動銷相對于半齒輪旋轉(zhuǎn)軸持續(xù)向下運動至最低點[9]。當(dāng)旋轉(zhuǎn)至180°后滑動銷開始向上運動并一直持續(xù)到半齒輪旋轉(zhuǎn)至360°，滑動銷運動到該機構(gòu)最高點，完成該凸輪機構(gòu)的一個完整周期。

清潔刮片的運動行程為凸輪機構(gòu)與滑動銷行程總和。由于凸輪機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)相互配合，這種配合方式使得該機構(gòu)在有限的空間內(nèi)能夠最大化清潔刮片的行程范圍。

2.3 具體運行方式

運行整套系統(tǒng)，傳感器檢測到污漬時，玻璃水從鏡片上端噴出，驅(qū)動器驅(qū)動傳動輪相對于固定齒條往返運動，滑動銷在滑動槽內(nèi)滑動，并與滑動槽的側(cè)壁接觸，帶動清潔刮片在鏡面豎直延伸方向上直線往返運動，清除鏡面上的灰塵[10]；水泵不工作時，能夠自動斷流，防止清洗液流出。當(dāng)清洗液減少或耗盡時，內(nèi)部容量傳感器可在駕駛員液晶儀表臺頁面顯示缺液符號，提醒駕駛員添加清洗液[11]。

3 結(jié)束語

該客車后視鏡自動清洗裝置具有視野遮擋率低的突出優(yōu)勢，對后視鏡基本功能不會帶來任何影響，同時增強了電動控制機動性，能夠及時應(yīng)對車輛行駛過程中的突發(fā)狀況，大大降低了車輛行駛當(dāng)中的危險系數(shù)。該裝置已申報了國家實用新型/發(fā)明專利。