降低車內(nèi)視角雨刮高度的方法

施愛君

摘 要：前視野對于整車視野來說非常重要，而在駕車時前端雨刮外露的高度又會直接影響前視野的視覺感受。本文首先比較了車內(nèi)視角雨刮高度的差別，然后對影響雨刮高度的因素進行了深入研究，并針對各個影響因素總結(jié)了降低雨刮高度的方法。相信借助本文對如何減小車內(nèi)視角雨刮高度起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：前視野 雨刮高度 車內(nèi)視角

Ways to Reduce the Height of the Windshield Wiper inside the Car

Shi Aijun

Abstract：Front down vision is very import for the whole car vision. However， the exposure of the wiper height will straightly influence the visual vision when driving a car. Firstly， this paper compares the difference of the wiper height， then makes close study on the cause of the wiper height and makes conclusion on all the ways to lower the wiper height. The paper hopes to be of some help in reducing the wiper height in car angle.

Key words：front down vision， wiper height， in car angle

1 引言

目前，國內(nèi)汽車市場競爭激烈，汽車消費者的消費觀念也逐步趨于成熟。在激烈的市場競爭環(huán)境下，汽車制造企業(yè)開始重視感知質(zhì)量這一理念。感知質(zhì)量（Perceived Quality）是構(gòu)成用戶滿意的核心變量之一，它是用戶在購買和消費產(chǎn)品或服務(wù)過程中對質(zhì)量的實際感受和認(rèn)知。

所謂靜態(tài)感知質(zhì)量，是指消費者對汽車的外觀零件的匹配關(guān)系、和諧性、一致性、工藝等方面的感性認(rèn)知。評價感知質(zhì)量的好壞從區(qū)域上可分為內(nèi)外飾視覺質(zhì)量、內(nèi)外飾操作質(zhì)量、內(nèi)飾儲物空間的質(zhì)量、材料、外飾第二表面和發(fā)動機艙的視覺效果。

車內(nèi)視角雨刮高度這個內(nèi)飾視覺質(zhì)量問題長期以來在A0級車上的表現(xiàn)都不盡如人意。本文就如何降低高度做了深入研究，相信借助本文對如何減小車內(nèi)視角雨刮高度起到一定的幫助作用。

2 前下視野與實際感知視野的區(qū)別

轎車的前下視野是指人眼最低處與前風(fēng)窗黑邊最高處所成直線與水平面所成角度。對于工程而言，只要符合法規(guī)中下視野的要求，達到預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)值就可以了。但是在下視野的定義中忽略了雨刮系統(tǒng)，故雨刮系統(tǒng)的位置高低不受任何法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的限制。而這個雨刮系統(tǒng)外露高度恰恰對前下視野有直接的影響。對于感知質(zhì)量而言，前端雨刮系統(tǒng)在前風(fēng)窗上的落點高低直接影響內(nèi)飾視覺質(zhì)量乃至整車的評分。不僅雨刮過高會導(dǎo)致的視覺突兀，而且對前下視野也有很大影響。圖1反映的是前下視野和感知視野的差別，從圖中可見，法規(guī)所設(shè)定的前下視野位于較下方，而實際的感知前下視野位于上方。造成實際感知前下視野較差的因素就是雨刮的高度。

因此如何在某些條件一定的情況下，降低雨刮的高度，使得感知前下視野無限接近于法規(guī)前下視野，這樣既能解決雨刮過高導(dǎo)致的視覺突兀，也能一定程度上優(yōu)化感知的前下視野。

3 車內(nèi)視角雨刮高度的測量方法

每個車型在前期設(shè)計的時候都會有一個比較統(tǒng)一的輸入，包括車輛的長、寬、高、軸距等等基本的數(shù)據(jù)。由此我們可以進一步確定人員的坐高（也就是H點位置）。而在車型設(shè)計階段都會有一系列的競爭車型以供參考，而下視野、玻璃面傾角等的數(shù)據(jù)也會通過競爭車的水平、各方面對于目前車型的一些抱怨或者建議以及本車型的設(shè)計方案來設(shè)定。

而在前下視野面，玻璃面以及雨刮位置確定后，我們在雨刮最高點的位置以X向平面做一個斷面，得到圖1的模型，進而簡化成圖2的數(shù)學(xué)模型。

如圖2中所示，我們將相應(yīng)的已知條件轉(zhuǎn)化成較易理解的數(shù)學(xué)模型，然后

（1）量取雨刮法相高度（h）

（2）設(shè)定下視野角度（α）

（3）設(shè)定玻璃面傾角（β）

（4）量取下視野V2點到玻璃面X向距離（L）

（5）量取雨刮和玻璃面的交點和下視野面和玻璃面的交點的距離（S）

從以上已知數(shù)據(jù)可以推算出車內(nèi)視角雨刮外露高度（H）

推算公式如下：

設(shè)AB=m（ΔH），AC=n，則CP=S-n，APV2=90°+β

則H=（h-m）*cos（90°-α-β）=（h-m）*sin（α+β）

m=n*tg（90°-α-β）=n*ctg（α+β）? ?（S-n）/sinα=L/sin（90°-α-β）

n=S-L* sinα/cos（α+β）

H=（h-m）*cos（90°-α-β）={h-[s-L*sinα/cos（α+β）]*ctg（α+β）}*sin（α+β）

簡化后可得：

H=h*sin（α+β）-S*cos（α+β）+L*sinα

4 減小視覺間隙的方法

上文中提到，雨刮的車內(nèi)視角外露高度與1.雨刮法相高度（h）2.下視野角度（α）3.玻璃面傾角（β）4.下視野V2點到玻璃面X向距離（L）5.雨刮和玻璃面的交點和下視野面和玻璃面的交點的距離（S）有關(guān)，本文中假設(shè)玻璃面都是平面，在此基礎(chǔ)上列舉以上5個影響因素，然后研究了降低雨刮高度的方法。

4.1 減小雨刮法相高度

在雨刮靜止的條件下，雨刮最高點距離玻璃面的法相高度為雨刮的整體厚度。也就是公式中的h，h越小，H越小，車內(nèi)視角雨刮高度就越小。也就是說，在雨刮的最初設(shè)計階段，可根據(jù)項目定位，選定適合的雨刮種類，例如無骨雨刮，由于其本身法相高度較低，且設(shè)計也較簡潔干凈，可以較有效得減小法相高度。但是其缺點就是價位偏高，如果項目定位較低，項目管理層往往就會舍棄無骨雨刮方案。那么就需要在前期設(shè)計階段將法相高度盡量做小，達到理論意義上的最優(yōu)狀態(tài)。

4.2 減小下視野角度

一般來說，駕駛員坐在乘客艙內(nèi)，在前下視野上方區(qū)域是駕駛員可視區(qū)域，在前下視野下方區(qū)域為駕駛員不可視區(qū)域。如果將下視野面抬高0.5°，則從圖4中可見雨刮被下視野面遮掩的面積要明顯大于前者。從公式我們可以推算出，下視野角度每減小1°，雨刮車內(nèi)視角可見高度就可以減小1.8mm。所以在項目最初定義視野的時候，最好把雨刮位置也考慮進去，理想的狀態(tài)是雨刮軸位于下視野面以下。如果無法完成這一目標(biāo)，則需要重新考量一下下視野的角度，細(xì)分市場怎樣？競爭車型怎樣？目前狀態(tài)怎樣？如果在不十分影響項目前下視野目標(biāo)的情況下適度減小下視野角度。起到較好地遮掩雨刮的效果。從圖4中可以明顯地看到下視野6°的狀態(tài)外露高度要明顯高于5.8°的狀態(tài)。

4.3 減小玻璃面傾角

玻璃面角度受到多方的影響，對于轎車設(shè)計而言，設(shè)計師們總是在追求設(shè)計意義上的流線型，工程師們也總是在追求工程意義上的降耗型。所謂的流線型和降耗型，兩者相輔相成。但是對于雨刮位置而言，玻璃傾斜度越大，也就是α值越小，則雨刮外露的高度就越高。不僅僅是雨刮，玻璃傾斜度的增大還會影響頭部空間，儀表板的安裝、座椅的安裝、A柱的成型性等一系列的問題。所以在項目設(shè)定初期，如何權(quán)衡各方需求，設(shè)定合理的玻璃傾角，是需要反復(fù)斟酌的。而對于雨刮的要求，需要項目在設(shè)定玻璃面傾角時將雨刮位置至于其中，因為根據(jù)公式來看，傾角每減小1°，高度就相應(yīng)減小1.8mm。從圖5中可以較明顯的看出玻璃面傾角63°的狀態(tài)的外露高度要多于61°的狀態(tài)。

4.4 下視野V2點到玻璃面X向距離

V點是駕駛員眼睛位置的點，它與通過駕駛員乘坐位置中心線的縱向鉛垂平面、R點以及設(shè)計座椅靠背角有關(guān)。此點用于檢查汽車視野是否符和要求。通常用V1、V2兩點表示V點的不同位置（見圖6）。我們通常用較惡劣的V2點來設(shè)定汽車的前下視野。而減小V2點到玻璃面的數(shù)值，也就是公式中的L值，也能有效得降低雨刮高度。所以在下視野不變的前提下，將H點位置往X方向移動就可以較有效減小L的值。H點有兩個含義，一個是Hard point，也就是硬點，硬點是車身總布置設(shè)計當(dāng)中不可更改的一些點，互相之間是關(guān)聯(lián)的，車身總布置必須要參照硬點進行。另外就是Hip Point，主要是指髖關(guān)節(jié)硬點，它是所有硬點當(dāng)中最為重要的一個。涉及到前后排座位、儀表板與座椅等大構(gòu)件之間的間距的設(shè)計[1]。設(shè)計H點是指在汽車總布置時的設(shè)計基準(zhǔn)點，所以在設(shè)計H點時希望在不影響下視野的條件下前移H點，也就是公式中的L值，則雨刮高度H就相對減小。

4.5 雨刮和玻璃面的交點和下視野面和玻璃面的交點的距離

4.5.1 通過改變搭接方式降低雨刮停止位置

Cowl panel（前端進氣隔柵）的邊界位置是決定雨刮停止最低位置的決定因素。邊界位置越下端，則雨刮停止位置就越下端。也就是公式中的S值就越大，那么H值就越小。如圖7兩種搭接方式，可以明顯得看出第二種搭接方式會增加玻璃的長度，也就是S值。所以改變搭接方式或者減少玻璃和cowl panel（前端進氣隔柵）的搭接量，最大限度得增加玻璃的長度，是減小雨刮外露面積的又一大要素。

4.5.2 通過前端進氣隔柵做非對稱降低雨刮停止位置

然而并不是所有車型的cowl panel（前端進氣隔柵）都是可以左右對稱得進行下移，在適當(dāng)?shù)臅r候我們也不得不采取非對稱的方式來達到降低雨刮的目的。從如下圖8中可以看出上圖cowl panel（前端進氣隔柵）最低點不是傳統(tǒng)的中間位置，而是偏左側(cè)，這就是所謂的非對稱和對稱式cowl panel（前端進氣隔柵）設(shè)計。由于主雨刮高度受限與cowl panel的邊界，也就是玻璃的長度，則非對稱形式可以有效得降低cowl panel，也就是玻璃加長，S值增加。通過公式可知，S值越大，H越小這樣也可以有效地降低雨刮，特別是主雨刮的位置。

5 總結(jié)

本文將最初的整車模型適當(dāng)簡化，總結(jié)出較易理解的數(shù)學(xué)模型，再由數(shù)學(xué)模型找到各個參數(shù)見得關(guān)系，進而得到影響車內(nèi)視角雨刮高度的推導(dǎo)公式，而推導(dǎo)公式重點介紹了公式中的5種影響車內(nèi)視角雨刮高度的因素，并總結(jié)了設(shè)計規(guī)律，通過具體的實例列舉了減小車內(nèi)視角雨刮高度的方法。在具體的實踐中，可在整車設(shè)計的前期，與工程和設(shè)計進行充分的溝通，提出對于雨刮位置布置的意見和建議;在設(shè)計過程中，不斷通過數(shù)據(jù)和模型進行虛擬和實物的評估，以達到最準(zhǔn)確的實際效果。并提出修改意見，提高整車的感知質(zhì)量。

參考文獻：

[1]GB11562-94.汽車駕駛員前方視野要求及測量方法.