雨刮系统设计指南1_.doc

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奇瑞汽车有限公司

雨刮系统产品设计开发指南

编制日期：

2006.8.10

编者：

张圣峰

版次：

00

页次：

-12-

奇瑞汽车有限公司

电子电器部设计指南

编制：

审核：

批准：

商用车工程研究院电子电器部

1雨刮简要说明

1.1系统综述

风窗玻璃电动刮水器总成（以下简称雨刮总成）是指由电动驱动、能刮刷风窗玻璃外表面上雨水、霜雪和灰尘等物质的装置。

有气动式的和电动式的，气动式只适用于具有压缩空气气源的汽车，而电动式则应用较广。

普通的电动式雨刮系统的工作原理是：

当电机1工作时，带动曲柄2做圆周运功，通过连杆3使摇臂4做往复运动，而摇臂4又带动刮臂刮片组件5做往复运动以除去玻璃上的雨水、雪或灰尘。

（详见图1）

5

4321

图1电机连动机构

随着时代的发展，新技术在雨刮系统中也用应用，有的车辆的刮水系统还增加了雨量传感器，它可根据雨量的大小改变刮水的工作速度；取消了由电机带动连动机构所做的往复运动，而直接采取电机的往复运动，这样可大大减轻流水槽的空间；取消了带有支架的刮片，而采用刮刷力均匀、刮净度更高、噪音更小的平刮片等等。

1.2适用范围

本指南制定了电动式雨刮系统的一般设计思路、方式方法，适用于奇瑞公司普通雨刮器（不含往复电机、平刮片等）的设计开发。

1.3系统爆炸图

雨刮系统包括：

电机、连动机构、刮臂、刮片等总成。

（详见图2）

1

23

456

78

9

10

1．防浮翼2．右刮片总成3．左刮片总成4．右刮臂总成5．装饰帽6．左刮臂总成7．螺母8．连动机构9．螺栓10．雨刮电机

图2雨刮系统爆炸图

2设计构想

2.1设计原则

系统设计时应最大限度的继承现生产或已确定开发状态的产品，包括接插件型号（如图3）、紧固件型号，以降低产品开发成本、开发周期，保证产品质量，同时也便于我司的系统管理。

根据车型不同，确定是否有防浮翼，自动雨刮等。

在设计初期应与厂家确定雨刮器的试验项目、试验标准等。

厂家：

AMP

护套号：

936294-2

定义：

1－电源；2－自动回位；3－空位；4－高速；5－低速；6－地

前雨刮电机插件

厂家：

AMP

护套号：

174928-1

端子号：

173645-2

定义：

1－电源2－自动回位3－地

后雨刮电机插件

图3前、后雨刮插接件检图

2.1.1雨刮器功能要求

一般的前雨刮器通过外部开关和电路实现高速、低速、间隙和点刮（Mist）4个档位，另外当洗涤泵工作0.7±0.1S后或者自定义设计的时间后则启动雨刮系统工作；洗涤泵停止工作后雨刮系统再持续保持运动三个或者三个以上的工作循环；而后雨刮器一般有一个低速档。

对于后雨刮器如果设有间歇挡，可以在电机本身上加以个模块，使电机本身具有间歇功能。

对于间隙档，我们要求间隙时间一般为7s，对于间隙可调的，我们一般要求有4个间隙时间，分别是：

4s、8s、13s、20s。

简单的单元电路图如图4所示：

图4雨刮系统单元原理图

2.1.2顾客要求

雨刮系统对于驾驶者的重要性是不言而喻的，尤其是在雨雪天气，所以雨刮系统的可靠性和刮净度是顾客提出的最基本要求，同时对雨刮系统的噪音和雨刮对收音系统的骚扰程度也提出了要求。

2.1.3性能要求

雨刮器应能承受-40℃～+95℃的环境温度且不变形。

，

雨刮系统在12VDC下在湿玻璃上刮刷，电机最大电流消耗不大于10A

高频不小于45次/min，低频不小于20次/min，且高频与低频之差应不小于15次/min。

刮杆对普通刮片的平均压紧力不少于0.12N/cm；使得在刮刷过程中无抖动及变形现象。

各零部件之间连接应可靠，无松动、变形、破裂等缺陷；塑料部件光滑无毛刺；金属部件镀层均匀、光整，无流挂，无滑痕等缺陷。

按Q/SQR.04.241标准检测，新刮片刮净度在刮刷初期按不少于8分标准执行（档次较低的车型可以按7分来执行）。

刮片的刮刷次数达到50万次时，刮净度不少于4分标准。

在盐度为5％的氯化钠中性溶液中进行的盐雾试验，电机及连动杆机构间为144小时，完成后无基体腐蚀，不出现红锈；刮臂及刮片（除胶条）试验总时间为240小时，完成后无基体腐蚀，不出现红锈（出口到环境很恶劣的地区，考核时间应加长）；具体的试验方法请参考Q/SQR.04.241。

在正常使用条件下，前雨刮器的设计寿命为150万次，后雨刮的设计寿命为75万次。

雨刮电机应具有良好的水密封性，防水性能等级按IP54级（电机不能直接被水冲淋的情况下），雨刮器轴和轴套间不允许渗水。

雨刮电机空载时的A计权声功率级噪音限值应满足：

a前雨刮：

低速低于50dB（A），高速低于60dB（A）；

b后雨刮：

低于55dB（A）。

具体的试验方法参照GB10069.1——旋转电机噪音测量及限值。

雨刮电机的电磁干扰特性要求：

电源端骚扰按GB18655电源端宽带传导骚扰等级1级要求；辐射骚扰按GB18655宽带辐射骚扰等级1级要求；对整车无线电接收机骚扰按GB18655第9部分表5整车骚扰限值。

胶条表面应光滑平整，无伤痕、裂纹、缺口，可耐臭氧（按Q/SQR.04.241中5.17考核，臭氧浓度为50±5pphm，温度为40±1℃），抗拉伸及热变形。

制动性能要求：

将刮水器装在具有喷水装置的试验台架上，开动刮水器，同时喷水装置连续喷水，以最高刮刷频率正常工作3min后，当刮杆在刮刷循环中途任意位置时，施加一阻力使刮杆制动15s，正反向各一次。

试验后按Q/SQR.04.241中的4.3.6进行评定。

以上具体的条款参照Q/SQR.04.241，在技术协议签订时与供应商协定，并在图纸上体现。

2.1.4法规要求

国标对前雨刮系统做出了以下强制性的要求：

雨刮系统的实际刮刷范围，应覆盖A区的98％以上，B区域的80％以上，A、B区域按GB11556中的有关规定确定。

雨刮至少应具备两种以上的刮刷频率。

高频不小于45次/min，低频不小于20次/min，且高频与低频之差应不小于15次/min。

雨刮器关闭时，刮片应返回至其初始位置。

a雨刮系统工作时应能承受15s的外力阻挡负荷，之后所有部件均能正常工作。

b雨刮系统在外界温度－18±3°C的干燥风窗上应能持续工作2min。

具体的考核内容和试验方法请参考GB15085。

国标对后雨刮没有强制性要求。

2.2设计参数

2.2.1雨刮系统的EBOM数据。

零件号

零件名称

备注

×××－5205010

前雨刮器总成

×××－5205110

电机及连动杆总成

×××－5205111

前雨刮电机

×××－5205113

连动杆机构

×××－5205130

左刮臂总成

×××－5205131

左刮臂

×××－5205150

左刮片总成

×××－5205153

左刮片

×××－5205151

防浮翼

×××－5205140

右刮臂总成

×××－5205141

右刮臂

×××－5205143

右刮片

×××－5205171

装饰帽

有些车型左右不可以互换，则另外编号

×××－5205190

雨量传感器

×××－5611010

后雨刮器总成

×××－5611110

后雨刮电机

×××－5611130

后雨刮臂总成

×××－5611131

后雨刮臂

×××－5611133

后刮片

×××－5611135

装饰帽

×××－5611151

橡胶圈

用于输出轴与车身的配合

2.2.2系统参数的计算和确定

2.2.2.1系统设计输入所需的基本参数

A、B区的刮刷范围，面积；

刮臂、刮片的长度；

刮刷轨迹，角度；

流水槽的空间数据

a玻璃的数据（包括黑边数据）

b前风档装饰板的数据

2.2.2.2系统输出参数

最大负载力矩；

电机功率；

2.2.2.3参数的确认

前雨刮刮刷面积的校核：

根据刮臂、刮片的长度及刮刷角度确认刮刷面积，然后按下面公式校核刮刷面积：

A区刮刷比例为：

S1/SA*100%＝___（S1w刮片在A区范围内的刮刷面积，SA为A区的总面积）.

B区刮刷比例为：

S2/SB*100%＝___（S2w刮片在B区范围内的刮刷面积，SB为B区的总面积）

而对于后雨刮，因法规并没有做出要求，所以在设计时根据具体的车身情况尽可能的增大刮臂和刮片的长度，以增大刮刷到的面积。

电机负载的计算：

1）雨刮器电机和刮片、刮杆组装后，刮水器电机负载时的转矩可以用下列公式进行计算:

Tw=k*n*μ*l*P

式中Tw：

刮水器电机负载时的转矩（牛顿·米）

n：

刮片的片数

l：

刮杆的长度（米）

P：

刮杆的压力（牛顿）

K：

传动杆的传动系数=作用在电机轴上的转矩/作用在刮水器轴上的转矩

设计中，K值一般取1或小于1。

μ：

挡风玻璃表面与刮片胶条之间的摩擦系数

挡风玻璃表面状态十分湿润时（Wet）μ=0.1～0.3

挡风玻璃表面状态干燥时（Dry）μ=0.4～0.6

挡风玻璃表面状态由湿润向干燥过度中间的半干燥时（Dumpdry）μ=0.7～1.2

因为在负载下工作的电机，其转矩（假设为干燥或轻度的半干燥状态）是公称转矩的15%，