幾種可擦車窗雨刷器的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

李曉豁 袁孟 曹伯文 何春輝 梁振東 鐘志林 鄧永明

摘?要：針對目前汽車雨刷器不能清掃到整個車窗的情況，本著實(shí)用性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性、工作可靠性、動作靈活性、選擇多樣性的原則，提出了幾種可擦車窗雨刷器的結(jié)構(gòu)方案，并給出各個方案的結(jié)構(gòu)組成，介紹了其工作原理，分析了結(jié)構(gòu)特征，利用編制的動畫軟件對各種方案做了干涉檢驗(yàn)，結(jié)果表明，各種方案能滿足性能要求，這對于增加雨刷器功能、提高車窗清潔度、行車安全、減少洗車費(fèi)用等都具有重要意義和參考價值。

關(guān)鍵詞：車窗;雨刷器;結(jié)構(gòu);方案

中圖分類號：U463.99

1 緒論

現(xiàn)在，汽車上普遍使用的是擺動式雨刷器，它通過原動機(jī)帶動兩個臂同向往復(fù)擺動，由雨刷刮刷車窗玻璃，借以清掃車窗上的雨水，防止雨水遮擋車窗，影響司機(jī)視線。雖然這種雨刷器也可清掃車窗上的灰塵和臟污，但由于雨刷運(yùn)動軌跡為扇形，刷窗范圍有限，清掃面積小，無法潔凈整個車窗[1-4]。為此，開發(fā)了幾種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用壽命長、能夠快速刷洗整個車窗的雨刷器，這對于提高行車安全性、減少洗車費(fèi)用等具有重要的意義和使用價值。

2 結(jié)構(gòu)方案與特點(diǎn)

經(jīng)過深入調(diào)研，本著實(shí)用性、技術(shù)先進(jìn)性、工作可靠性、經(jīng)濟(jì)合理性、動作靈活性、選擇多樣性的原則，提出以下幾種結(jié)構(gòu)方案。

2.1 結(jié)構(gòu)方案

2.1.1 方案一

該雨刷器（如圖1a所示）由驅(qū)動部分1、擺桿2、滑塊3、雨刷移動組件4（包括雨刷7、滑道8）、帶有凹槽的上下導(dǎo)軌5，和位于上下導(dǎo)軌兩端、用于吸附上下導(dǎo)軌的磁鐵6。

兩個驅(qū)動部分對稱地布置在車窗下方，與擺桿下端a點(diǎn)鉸接，擺桿上端與滑塊在b點(diǎn)鉸接。驅(qū)動部分帶動兩擺桿左右同向（或相向）擺動，通過鉸接的滑塊在雨刷組件的滑道內(nèi)上下移動，帶動兩個雨刷組件沿上下導(dǎo)軌做往復(fù)水平移動，由雨刷刮刷整個車窗，達(dá)到刷洗車窗上雨水以及清洗車窗玻璃的目的。該方案工作時單個雨刷的任意工作位置見圖1b。

2.1.2 方案二

該方案（見圖1c）的兩個驅(qū)動部分對稱地布置在車窗下方左右半邊的中間位置，帶動兩擺桿左右同向（或相向）擺動，通過鉸接的滑塊帶動兩個雨刷組件沿上下導(dǎo)軌做往復(fù)水平移動，使得雨刷能夠刮刷整個車窗表面，完成刷洗車窗上雨水及清洗車窗玻璃的任務(wù)。

2.1.3 方案三

這種方案（見圖1d）采用一個驅(qū)動部分，布置在車窗下方的中間位置，它帶動擺桿擺動，通過鉸接的滑塊帶動雨刷組件沿上下導(dǎo)軌做往復(fù)水平移動，通過雨刷刮刷整個車窗，達(dá)到刷洗車窗上雨水、清掃車窗的目的。

2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由于采用上述結(jié)構(gòu)，雨刷的運(yùn)動軌跡由傳統(tǒng)的扇形改為矩形，增大了車窗清掃面積，達(dá)到了設(shè)計要求。而且將雨刷豎直布置，橫向移動，不僅能清掃整個車窗的贓物，保障車窗清潔衛(wèi)生，保證司機(jī)視線良好，有利于安全駕駛，而且使雨流速度快，雨刷工作阻力小，使用壽命長。同時，采用磁鐵吸附方式便于安裝。另外，根據(jù)實(shí)際需要，通過系統(tǒng)控制可實(shí)現(xiàn)兩個雨刷移動組件同向運(yùn)動或相向運(yùn)動，操作簡單，動作方便。

3 干涉檢驗(yàn)

為了能形象、直觀地演示三個方案的工作過程，并檢查運(yùn)動有無干涉，利用編制的計算機(jī)動畫軟件對各方案的仿真[5]如圖2所示。方案一的動畫演示截圖如圖2a所示，圖2b、2c是方案二的兩雨刷同向運(yùn)動、相向運(yùn)動時任意位置的動畫仿真，方案三的動畫截圖見圖2d。結(jié)果表明，各方案的雨刷器均無運(yùn)動干涉現(xiàn)象，三種雨刷器的結(jié)構(gòu)方案可行。

4 應(yīng)用前景

目前，中國汽車市場規(guī)模全球第一，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2018年全國新注冊登記機(jī)動車3，172萬輛，機(jī)動車保有量已達(dá)3.27億輛，其中汽車2.4億輛，小型載客汽車首次突破2億輛，機(jī)動車駕駛?cè)诉_(dá)4.09億人，其中汽車駕駛?cè)?.69億人。若這幾種結(jié)構(gòu)的雨刷器得到推廣應(yīng)用，不僅在一定程度上提高行車的安全性，也能節(jié)省大量的洗車費(fèi)用，會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和明顯的社會效益。該些雨刷器不僅可用于不同規(guī)格的轎車、客車、卡車，而且可推廣到火車、高鐵和動車、飛機(jī)、輪船等交通工具，乃至辦公室、飯店、賓館、家庭居室的窗子上，所以，具有很好的應(yīng)用前景和市場推廣價值。

參考文獻(xiàn)：

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[4]王嵩.關(guān)于汽車雨刮設(shè)計開發(fā)探討[J].時代汽車，2017（6）：77-78.

[5]楊保成，蘇秋，焦洪宇.汽車雨刮器設(shè)計及運(yùn)動仿真[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2018（9）：56-58+83.

基金項(xiàng)目：廣東文理職業(yè)學(xué)院創(chuàng)新強(qiáng)校工程大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：GWL201705002）

作者簡介：李曉豁（1953-），男，遼寧錦州人，碩士，教授，廣東文理職業(yè)學(xué)院副院長，研究方向：現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計理論與方法、機(jī)電液系統(tǒng)仿真與應(yīng)用、工礦裝備運(yùn)行理論與設(shè)計、車輛系統(tǒng)動態(tài)特性與控制。