雨刮系统设计指南报告

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做往返运动，而摇臂4又带动刮臂刮片组件5做往返运动以除去玻璃上的雨水、雪或灰尘。（详见图1）

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4 3 2 1

图1

随着时代的发展，新技术在雨刮系统中也用应用，出现了感应雨水式的自动雨刮；取消了连动机构的反转电机；使刮刷力均匀、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CAC公司普通雨刮器（不含反转电机、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。(详见图2)

图2

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

后雨刮插件

图3

2.1.1雨刮器功能要求

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

1、雨刮器应能承受-40℃～+95℃的环境温度且不变形。，

2、雨刮系统在12VDC湿玻璃上刮刷，电机最大电流消耗不大于10A

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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）

8、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。

9、雨刮电机应具有良好的水密封性，防水性能按IP54级，雨刮器轴和轴套间不允许渗

水。

10、前雨刮电机按国标要求，低速空载时低于50dB（A），高速空载时低于60 dB（A）；

后雨刮电机空载时低于55 dB（A）。

11、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。

12、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。

具体参照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

雨刮系统的实际刮刷范围是有法规要求的，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。

2.2设计参数

2.2.1雨刮系统的EBOM数据。

2.2.2系统参数的计算和确定

2.2.2.1系统所需的基本参数

a.A、B区的刮刷范围，面积；

b.刮臂、刮片的长度；

c.刮刷轨迹，角度；

d.最大负载力矩；

e.电机功率；

2.2.2.2参数的确认

a.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/S A*100%＝___( S1w刮片在A区范围内的刮刷面积，S A为A区的

总面积)

B区刮刷比例为：S2/S B*100%＝___( S2w刮片在B区范围内的刮刷面积，S B为B区的总面积)

b.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*F

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（Dump dry）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%，所以公称转矩可以由下式进行计算。

公称转矩 T=Tw/0.15=（8～10）lP（千克力·厘米）{牛顿·米}

②选择适当的电机

原则是电机高速时的堵转力矩必须大于算出的公称转矩。

根据电机的特性曲线，

当负载为最大时，电机功率可以按下式计算:

P= Td*2*n*3.14/60/（η1*η2*η3）= ___W

2.3环境条件

2.3.1 雨刮系统的安装条件

一般情况下，电机、连动机构安装在流水槽内，上部必须被塑料盖板盖住，电机和各装配部位不能直接被水冲淋；刮臂、刮片为外露件，通过连动机构贴合在玻璃上,初始位置尽量在玻璃黑边以下，以不影响驾驶员的视野。若流水槽空间较小，电机也可安装在发动机舱内的前围板上，同时考虑电机的散热。

2.3.2 安装位置对雨刮系统的具体要求

a.若电机安装在流水槽内，则总成在-40℃～+55℃时应能正常工作