幾種可擦車窗雨刷器的結構方案設計

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，本著實用性、技術先進性、經濟合理性、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構方案，并給出各個方案的結構組成，介紹了其工作原理，分析了結構特征，利用編制的動畫軟件對各種方案做了干涉檢驗，結果表明，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、減少洗車費用等都具有重要意義和參考價值。

關鍵詞：車窗;雨刷器;結構;方案

中圖分類號：U463.99

1 緒論

現在，汽車上普遍使用的是擺動式雨刷器，它通過原動機帶動兩個臂同向往復擺動，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，開發了幾種結構簡單、工作可靠、經濟實用、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、減少洗車費用等具有重要的意義和使用價值。

2 結構方案與特點

經過深入調研，本著實用性、技術先進性、工作可靠性、經濟合理性、動作靈活性、選擇多樣性的原則，提出以下幾種結構方案。

2.1 結構方案

2.1.1 方案一

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

兩個驅動部分對稱地布置在車窗下方，與擺桿下端a點鉸接，擺桿上端與滑塊在b點鉸接。驅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上下移動，帶動兩個雨刷組件沿上下導軌做往復水平移動，由雨刷刮刷整個車窗，達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軌做往復水平移動，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。

2.1.3 方案三

這種方案（見圖1d）采用一個驅動部分，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軌做往復水平移動，通過雨刷刮刷整個車窗，達到刷洗車窗上雨水、清掃車窗的目的。

2.2 結構特點

由于采用上述結構，雨刷的運動軌跡由傳統的扇形改為矩形，增大了車窗清掃面積，達到了設計要求。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，保障車窗清潔衛生，保證司機視線良好，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，根據實際需要，通過系統控制可實現兩個雨刷移動組件同向運動或相向運動，操作簡單，動作方便。

3 干涉檢驗

為了能形象、直觀地演示三個方案的工作過程，并檢查運動有無干涉，利用編制的計算機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動、相向運動時任意位置的動畫仿真，方案三的動畫截圖見圖2d。結果表明，各方案的雨刷器均無運動干涉現象，三種雨刷器的結構方案可行。

4 應用前景

目前，中國汽車市場規模全球第一，統計數據顯示，2018年全國新注冊登記機動車3，172萬輛，機動車保有量已達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，機動車駕駛人達4.09億人，其中汽車駕駛人3.69億人。若這幾種結構的雨刷器得到推廣應用，不僅在一定程度上提高行車的安全性，也能節省大量的洗車費用，會產生巨大的經濟效益和明顯的社會效益。該些雨刷器不僅可用于不同規格的轎車、客車、卡車，而且可推廣到火車、高鐵和動車、飛機、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，具有很好的應用前景和市場推廣價值。

參考文獻：

[1]疏澤民.雨刷器使用維護要點[J].農業機械，2002（7）：63.

[2]孫慶元，聶德峰.電動雨刷器的正確使用及故障檢修[J].農機使用與維修，2005（2）：23.

[3]卓碩碩，于士軍.轎車前風窗雨刷器的改進設計[J].時代農機，2016（11）：70+72.

[4]王嵩.關于汽車雨刮設計開發探討[J].時代汽車，2017（6）：77-78.

[5]楊保成，蘇秋，焦洪宇.汽車雨刮器設計及運動仿真[J].農業裝備與車輛工程，2018（9）：56-58+83.

基金項目：廣東文理職業學院創新強校工程大學生創新訓練項目（項目編號：GWL201705002）

作者簡介：李曉豁（1953-），男，遼寧錦州人，碩士，教授，廣東文理職業學院副院長，研究方向：現代機械設計理論與方法、機電液系統仿真與應用、工礦裝備運行理論與設計、車輛系統動態特性與控制。