汽车雨刮系统工作原理及设计规程

1 雨刮系统概述

雨刮

1.1雨刮系统功能

雨刮系统是刮拭风挡玻璃水污的装置。雨刮系统有时与洗涤系统共同工作，其功能是清除掉附着在挡风玻璃上的雾、霜、雨、雪、泥、尘埃及其他污物，使驾驶员的视线清晰，保障行车安全。

1.2 雨刮系统结构

雨刮系统有气动式、液动式、电动式三种，但多数采用电动式，电动雨刮系统由刮水电动机和传动机构组成，如下图所示。

前雨刮

后雨刮

1.3雨刮系统工作原理

前雨刮系统工作原理：电动机旋转时，带动蜗杆和蜗轮，使曲柄作往复运动，通过连杆和摇臂带动两刮臂刮刷作往复运动，刮刷便刷去风窗玻璃上的雨水、雪或灰尘。后雨刮系统无连杆机构，工作原理：电动机旋转时，带动蜗杆和蜗轮，使曲柄作往复运动。

前雨刮系统常见类型分为同向刮水系统和反向刮水系统，如下图。

雨刮示意图

同向刮水系统连杆机构示意图

反向刮水系统连杆机构示意图

2整车雨刮系统设计

设计流程图

2.1 接受系统开发任务

系统工程师按照设计任务书的要求开展设计工作。

2.2标杆车分析

若有标杆车，对标杆车的雨刮系统进行分析和试验，得到尺寸、性能相关参数作为设计参考和依据，输出标杆车技术分析报告。

2.3 编制系统DFMEA

系统开发负责人组织成立核心小组，一起确定雨刮系统DFMEA。

2.4特殊特性清单

根据产品特性对整车性能、顾客及法规的影响程度，结合DFMEA的分析结果，编制雨刮系统特殊特性清单，作为开展设计验证和过程控制的重点内容。

2.5系统明细表

根据系统功能要求，编制明细表，应符合整车配置表的要求。

2.6技术描述书

明确整车设计对雨刮系统的要求，根据整车雨刮效果图，进行空间布置和造型可行性分析，并结合市场动态，判断产品市场适应性，输出技术描述书。

2.6.1刮水区域确定

根据整车确定的R点和座椅靠背角，确定前风窗玻璃的A区域和B区域。然后根据整车确定的布置硬点确定汽车雨刮器的刮水区域、刮臂摆动角度。前雨刮器的刮刷面积应覆盖A区域的100%，B区域的80%以上。A、B区域按GB 11556中第5条有关规定确定，如图所示。

刮水区域

2.6.2刮臂刮片选型

根据造型方案确定雨刮类型（同向刮水系统或异向刮水系统）、刮臂及刮片的结构及类型（包括后雨刮器），根据确定的刮刷面积确定刮片型号（满足GB/T 19463-2004）。雨刮臂需满足GB 11566有关规定。

2.6.3连杆机构设计

根据确定的雨刮摆臂角度和装配空间选择前雨刮连杆机构类型，确定各部件尺寸。

2.6.4雨刮系统功能确定

根据整车设计要求书确定雨刮器功能。选定插接器型号，确定插接器引脚定义。

2.6.5雨刮电机确定

功率：刮水电动机系小型直流电动机，其功率一般在4～120瓦之间。10瓦以下的电动机只带动一个刮片工作；两个或三个刮片的刮水器上采用15瓦以上的电动机；60瓦的电动机可以带动三个500厘米长的刮片刮刷。

类型：刮水电动机按励磁方式分为线绕式和永磁式两种。现大多采用铁氧体的永磁式电动机。最后，结合电气原理图，选择合适电机型号。可以是厂家已有的成熟产品，或重新开发新的产品。电机还需满足GB 18655要求。

2.7确定供应商

按照整车开发计划要求，确定合适的供应商，并签订开发技术协议。采购工程师应与供应商确定成本，包括设计成本、手工样件制作成本、模具制作成本、生产成本，大致估算整车以及各部位的参考价格。

2.8雨刮系统三维建模

雨刮

2.8.1雨刮电机及连杆机构建模

a) 确定机构紧固件的型号，在满足安装强度的前提下，优先选择企业标准件；

b) 定义与周围各零部件的最小间隙值：静止件与周围件间隙不小于10毫米，运动件不小于25毫米。若无法满足此要求，根据实际情况合理定义；

c) 确定雨刮安装支架的数量和固定方式，雨刮电机及连杆安装支点布局要合理，固定支点之间需要合理的距离。并根据预先设计的需要，设定主定位点及副定位点，以及各个支点的可调节的空间范围；

d) 根据设计方案进行各部件的建模，或由供应商处获得选定量产件数模；

e) 建模时注意考虑工艺成形的要求；

f) 建模完成后进行系统运动分析，确定运动时自身组件不会相互干涉，以及不会与周边件发生干涉；

g) 对整体系统结构进行验证，可交由雨刮器厂进行生产可行性分析，确定最终产品数模。

2.8.2刮臂刮片建模

a) 刮片选定型号后，进行建模或由供应商处获得量产件数模；

b) 刮臂建模时，考虑风窗玻璃弧度，尽量保证刮臂压力施加方向与玻璃面垂直。

2.9手工样件制作

雨刮工艺数模冻结后，要制作手工样件进行装车验证，在装车过程中发现的问题要汇总后进行相应的数模更改，然后进行数据评审，阶段性数据冻结。

2.10试制试验

手工样件出来后，进行尺寸全检，按照规定对其进行相应的性能和环境试验。可进行台架试验或整车性能式样。应制定详细的试验大纲，并输出试验报告。

2.11二维图纸提交发布

根据手工样件验证后修改数模，按照修改后的三维数据出二维图纸，图纸上需标明产品技术要求。

2.12模具开发

数模冻结后，将最终数模发给供应商进行模具开发，开发过程按照技术协议中规定的进度及时间节点进行控制。

2.13工装样件

按照详细计划，提供相应的工装样件，并附带相关检验报告。

2.14工装样件试验

工装样件应进行尺寸全检，按照规定对其进行相应的性能和环境试验。可进行台架试验或整车性能式样。应制定详细的试验大纲，并输出试验报告。过程中对雨刮出现的问题进行汇总并反馈给供应商进行数模和模具的修改。

2.15小批量和批量试制

供应商按照既定的时间节点提供批量工装样件进行装车验证，通过两次批量装车，对雨刮出现的问题进行汇总并反馈给供应商进行数模和模具的修改，并进行数据的最终冻结。

2.16生产件批准

按照生产件批准程序的要求，对雨刮进行生产件批准，一般按照生产件批准等级3级提交文件。

2.17批量生产

经过批量装车验证后，供应商按照既定时间节点批量供货。

3开发总结

设计任务完成后，系统开发负责人编写设计小结，内容包括：

3.1 设计任务来源

3.2 设计目标要求

3.3 设计方案论证

3.4 设计、试制过程简述，主要解决的问题

3.5 试验结果与评价

3.6 持续改进建议

雨刮

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