一種新型汽車外后視鏡刮雨器

田鵬 夏道華 張貴陽

摘要：汽車外后視鏡對輔助駕駛員了解車后道路信息意義重大，而外后視鏡常因各種復雜天氣造成鏡面模糊導致駕駛員視線不足。本文提出了一套經濟、實用的外后視鏡雨刮裝置系統，在后視鏡鏡面加裝無骨雨刷，利用多連桿機構化回轉運動為往復運動，使雨刷能及時有效刮去鏡面上的雨滴和灰塵，保障道路行車安全。

關鍵詞：外后視鏡；雨刮裝置；多連桿機構；行車安全

引言

汽車后視鏡是汽車主動安全配置的重要組成部分，在并線、超車、倒車、停車時，駕駛員通常通過后視鏡觀察后邊及兩側的交通狀況，因此其重要性可見一斑。然而在雨天、霧霾等惡劣天氣條件下，雨滴、塵土往往灑落在汽車后視鏡上，影響駕駛員的視線，容易引發交通事故。目前，市場上存在的幾種雨刮裝置主要包括雨擋、電加熱、雨刷器以及涂抹驅水劑、保護膜與防護膠等，但是由于效果不理想以及價格昂貴等多種原因，很難在車輛上廣泛使用[1，2，3]。為保障駕駛員足夠視線，有效地提高汽車行車安全，本文提出了一套經濟、實用的雨刮裝置系統方案。

1.雨刮裝置實現原理

本著經濟、實用的目標，本文提出了一種新型外后視鏡刮雨裝置。該裝置采用多連桿組合機構將電機的驅動力轉化為雨刮的往復運動，結構簡單，傳動穩定，經濟適用，能有效地實現后視鏡刮雨和除塵功能。

該裝置傳動原理圖如圖1所示，1為小齒輪，2為大齒輪，3為曲柄，4為導桿，5為導槽。采用伺服電機驅動小齒輪，通過齒輪傳動實現減速，曲柄與大齒輪同步運動，曲柄與導桿鉸接，導桿通過導槽限制左右方向的自由度。于是，曲柄轉動時，導桿只能沿導槽方向來回運動。雨刮與導桿通過支架固結在一起，這樣就將電機的回轉運動轉化為雨刮的上、下往復直線運動，從而刮去鏡面上的露水、積雨和灰塵。

圖1 雨刮裝置原理圖

2.雨刮裝置結構簡介

該裝置由傳動裝置和電控裝置兩部分組成。

傳動裝置置于后視鏡后方，其三維模型如圖2所示（電機未示出），采用伺服電機驅動小齒輪轉動，通過小齒輪與大齒輪嚙合實現減速，曲柄與大齒輪同軸，兩者同步做圓周運動。與此同時，曲柄通過頭部小圓柱鑲嵌在導桿的凹槽內，導桿兩端通過小圓柱鑲嵌在后視鏡面板上的導槽內。于是，曲柄做圓周運動時，帶動導桿沿導槽方向來回運動。雨刮置于后視鏡鏡面上，通過L形支架連接在導桿上，這樣就將后方電機的回轉運動轉化為前方雨刮的上、下往復直線運動，從而刮去鏡面上的露水、積雨和灰塵，并且，雨刮的行程為曲柄回轉半徑的兩倍，故將曲柄的回轉中心設置在后視鏡的中心位置。

圖2 雨刮裝置三維模型

曲柄的長度為刮雨行程的一半，齒輪的參數及電機轉速依據雨刮的刮雨速度范圍確定。

雨刮的樣式對清潔效果影響較大，本裝置采用近幾年廣泛應用的無骨雨刷，它能夠提供更大的刮刷面積和更好的清潔效果。無骨雨刷靠一整根導力條來分散壓力，使得刮片各部分的受力均勻，可以減少水痕、擦痕的產生，而且可以降低刮片磨損，同時它的質量更輕，使雨刷電機的壽命更長。由于橡膠具有優良的回彈性、絕緣性、隔水性，所以一直是制作雨刷片的材料，汽車后視鏡刮片材料應盡可能采用耐磨性、高彈性的氯丁橡膠或更優質材料，以保證其使用壽命，故刮雨片用橡膠作為材料。

目前，在已有的各類機電設備中，直流電機結構的特殊性使它具有良好的啟動、制動、和調速性能，直流調速技術已經被廣泛應用到各個領域。本裝置的電控裝置采用基于單片機的直流電機的脈寬調速控制系統，其控制由軟件實現[4]。采樣、觸發、控制均采用數字處理，避免了模擬控制電路對原件參數的影響，并且參數調整簡單方便，簡化了系統，提高了工作穩定性，同時延長了系統使用壽命。

3.結語

本裝置通過一種組合機構將電機的回轉運動轉化為雨刮的往復直線運動，其具有以下突出優點，采用一對直齒齒輪傳動，傳動簡單，易于生產制造，大齒輪作圓周運動，通過曲軸帶動導桿上下往復直線運動，從而使刮雨片刮雨速度平穩，刮雨覆蓋面積大，刮雨效果明顯；采用單片機控制電機轉速，對軟硬件進行優化，使系統更加靈敏可靠，能使刮雨裝置實現自動復位等功能，從而能夠滿足后視鏡刮雨器的應用要求。

參考文獻：

[1]劉建芳.壓電驅動自動除雨滴汽車后視鏡[P].中國專利，200810503 128，2008：07-16

[2]白云飛.汽車后視鏡新技術[J]，百科之窗，2010，（9），30-32

[3]嚴伯昌.強化汽車后視鏡功能的新技術[J]，2007-6

[4]盧春華，姚海燕，張莉. 基于單片機的直流電機調速系統設計[J].硅谷，2009（20）