汽車智能刮水系統的應用及其裝調工藝

摘要：介紹了刮水器電子馬達的應用及基本結構，同時分析了智能刮水系統的裝調工藝，總結了整車廠安裝過程中的工藝方案研究。刮水系統的革新也是行業內研究的重要對象，其形式的研究備受行業關注，而更安全更智能的刮水系統也逐漸代替傳統機械刮水系統。

關鍵字：刮水器電子馬達；裝調工藝；工藝方案

隨著汽車電動化、智能化的推進，汽車刮水系統也朝著更加智能化及人性化發展，在滿足基本刮刷功能和實用性的前提下，向著汽車性能多樣化、駕駛更安全的方向發展，刮水系統與汽車整體安全性也成為行業關注的重點。

汽車刮水系統是駕駛安全的重要保證，它的作用是刮刷前后風擋玻璃的雨雪等雜質，使得駕駛員能在多變的天氣以及外界污染情況下，獲得清晰的視野。因此，刮水系統在行車中能得到清晰的視野尤為重要。

汽車刮水系統發展至今已有100多年的歷史，如今，隨著汽車工業的發展，刮水器技術已經非常成熟，但這個在行車時必不可少的裝置卻并非與生俱來。從最初的無刮水器模式到手動刮水器指導當前的現代式刮水器，其結構及形式發生了翻天覆地的變化。

汽車刮水器電動機常見類型和結構

1.常見類型

刮水器電動機按照設計結構可分為有連桿刮水器電動機及無連桿刮水器電動機。

有連桿刮水器電動機顧名思義就是刮水器電動機上存在四連桿機構，如圖1所示，刮水器電動機通常與蝸輪蝸桿的機械部分集成在一起。蝸輪蝸桿提供減速增扭的作用。刮水器連桿通過傳動裝置將電動機的動力傳遞給刮水器臂，使其能夠有效地清潔風擋玻璃。

而無連桿刮水器電動機其本體無連動桿機構，刮水器電動機直接將電動機動力傳遞給刮水器臂，如圖2所示，其優點是更利于汽車前艙空間小的設計，更好地布置刮水系統。

2.刮水器電子馬達和刮水器機械馬達對比

刮水器電子馬達相比機械馬達，內部結構發生了較大的變化。

常見的刮水器馬達由電動機部件、減速機、減速箱、傳動渦輪及傳動蝸桿等構成，那么刮水器機械馬達和刮水器電子馬達最大的區別就在于機械馬達沒有控制模塊。機械馬達一旦起動，就會360°的旋轉下去，而電子馬達中有電子控制模塊，可以控制馬達來回旋轉。

相比傳統的機械刮水器，智能的電子刮水器馬達可以將刮水器臂達到更低的停靠位置，使汽車布置更加美觀，同時低的停靠位置使得風噪變小，提供駕駛員更加舒適的體驗感；與此同時還可以使刮水器臂達到更多的刮刷區域，使得前風擋玻璃更加干凈視野更加清晰。

智能的電子刮水器可以刮刷到A柱及通風蓋板更靠近的位置，如圖3所示箭頭區域即是比機械刮水器所能多刮刷的部分。因為機械馬達沒有電子模塊控制，所有的誤差均有機械系統及其力學性能累計，為保證刮水器臂在刮刷過程不打到A柱及通風蓋板，必須在設計時留有一定距離作為刮刷余量。然而智能刮水器電動機有電子模塊，可以通過參數補償來控制電動機上下刮刷時的加速度及角度，更大的增加刮刷面積。

智能刮水系統裝調工藝研究

1.智能刮水系統與機械刮水系統的安裝方式對比

汽車中常見的機械刮水系統定位方式大致分為兩種，一種是通過三個螺栓緊固至車身固定支架上，另一種則是通過兩個螺栓外加一個定位結構固定至車身支架上，其安裝過程無特殊注意事項，但在安裝刮水器臂時需使用定位工裝將其固定于前風擋玻璃白點位置。

對于智能刮水系統，其安裝方式與機械刮水器安裝方式相同，但由于智能刮水器使用電子馬達，其馬達內部無機械結構鎖止，這樣在安裝刮水器臂的過程，對電子馬達的控制就尤為重要，需要一些工藝手段來達到所需要求。

2.智能刮水系統安裝控制必要性及方案

機械刮水系統，在刮水器臂安裝過程中，因刮水器馬達的內部機械結構，可以很好地鎖止電動機軸，安裝過程僅需定位工裝固定即可，如圖4所示。

智能刮水器馬達由于內部集成電子模塊，如圖5所示，其刮水器臂安裝過程，若整車未保持通電狀態，電子模塊無命令信號，此時智能刮水器無鎖止功能，因此整車廠在安裝刮水器臂時工藝控制尤為重要。

主機廠對智能刮水系統安裝工藝控制主要有兩類：刮水器電子馬達原位控制及刮水器臂安裝過程控制。刮水器電子馬達原位控制，即電子馬達零件在進入主機廠及刮水器臂安裝前，保證電動機軸在原位置。刮水器臂安裝過程控制，即刮水器臂安裝并濕刮后可保持與風擋玻璃白點對齊，誤差在±5mm以內。

為了保證刮水器臂在安裝過程中電動機軸不偏轉，設計者也將刮水器電動機增加連動桿機構，更好地控制刮水器電動機軸偏轉。除了在產品設計方面上進行控制外，依據整車安裝情況，也可能有在安裝過程中進行調整操作的需要，下文將分別對刮水器電子馬達原位控制及刮臂安裝定位等裝調方案進行闡述。

智能刮水器電子馬達原位控制方案

1.產品特征控制方案

刮水器為了傳導動力并改變動力方向，產品在設計時常常采用四連桿機構，如圖6所示，曲柄、連桿和搖桿等桿件將刮水器電動機的旋轉運動轉化為搖臂的往復運動；然而四連桿機構不僅可以提供刮水器臂所需傳導動力，同時對智能刮水器電動機軸保持原位提供鎖止功能，這樣在刮水器電動機運輸過程，對原位控制起到較好的控制作用。

2.工藝控制方案

（1）復位設備" "對于無四連桿機構的智能刮水器電動機，大部分整車廠在安裝刮水器臂時采用整車通電，但是整車通電緊固刮水器臂會存在一定的安全風險，刮水器臂緊固過程可能會移動，打傷操作人員，同時潛在對蓄電池存在耗電現象，所以對于無四連桿機構的智能刮水器電動機，在安裝刮水器臂時需考慮使用外接設備模擬整車供電給刮水器電動機鎖止信號，完成刮水器臂安裝。設備概念如圖7所示。常見智能刮水器電動機Bosch和Valeo，其刮水器電動機在整車廠安裝刮水器臂時，使用外接設備進行帶電復位，為了對刮水器臂具有鎖止功能，需讓刮水器電動機供應商提供電動機插頭陣腳定義及電子架構。該方案會增加一定的操作時間及設備成本。

復位設備基本操作流程為：刮水器電動機安裝至整車固定位置，將復位設備插頭插接至電動機插頭并設備上電，完成刮水器電動機復位控制。

刮水器臂安裝控制：由于刮水器臂在工藝過程中為較后安裝，因進氣格柵等零件遮擋刮水器電動機，導致不能直接連接刮水器電動機，這時可通過UEC模塊取電，實現電動機供電鎖止，控制刮水器臂安裝并緊固，安裝完畢后設備移除。

（2）定位工裝" "在保證智能刮水器電動機鎖止的前提下，刮水器臂的安裝位置尤為重要，刮水器臂合適的安裝位置將決定整車起動刮水系統濕刮的質量，刮水器臂安裝的位置過高或者過低都將影響掛刷位置精度，所以整車廠安裝刮水器臂定位顯得尤為重要。

常見刮水器臂安裝定位為前風擋玻璃的白點，它作為刮水器臂定位基準，定位工裝設計在進氣隔柵板及刮水器臂之間，定位后工裝不能活動，如有必要可使用吸盤吸附在前風窗玻璃上，定位及固定建議參照表1。工裝與前刮水器臂配合處上下可調，且能鎖緊，如圖8所示。

綜合以上分析，當整車廠引入智能刮水器電動機時，使用復位鎖止設備及定位工裝的方案可以使整車質量更高，安全風險越低，對總體生產線的影響較小。

結語

智能刮水器不僅在設計上滿足人們對汽車的個性化需求，更是給汽車智能化帶來了更多可能。隨著汽車設計與生產工藝水平的不斷提升，智能刮水器的應用將越來越具備普適性，逐漸成為外飾設計中的主流，其相關工藝未來也將向著高精度、更安全的方向發展。