田鵬 夏道華 張貴陽(yáng)

摘要：汽車外后視鏡對(duì)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(fù)雜天氣造成鏡面模糊導(dǎo)致駕駛員視線不足。本文提出了一套經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的外后視鏡雨刮裝置系統(tǒng)，在后視鏡鏡面加裝無(wú)骨雨刷，利用多連桿機(jī)構(gòu)化回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使雨刷能及時(shí)有效刮去鏡面上的雨滴和灰塵，保障道路行車安全。

關(guān)鍵詞：外后視鏡；雨刮裝置；多連桿機(jī)構(gòu)；行車安全

引言

汽車后視鏡是汽車主動(dòng)安全配置的重要組成部分，在并線、超車、倒車、停車時(shí)，駕駛員通常通過(guò)后視鏡觀察后邊及兩側(cè)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(fā)交通事故。目前，市場(chǎng)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(qū)水劑、保護(hù)膜與防護(hù)膠等，但是由于效果不理想以及價(jià)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(jīng)濟(jì)、實(shí)用的雨刮裝置系統(tǒng)方案。

1.雨刮裝置實(shí)現(xiàn)原理

本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的目標(biāo)，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(jī)構(gòu)將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為雨刮的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)適用，能有效地實(shí)現(xiàn)后視鏡刮雨和除塵功能。

該裝置傳動(dòng)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(dǎo)桿，5為導(dǎo)槽。采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒輪，通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)減速，曲柄與大齒輪同步運(yùn)動(dòng)，曲柄與導(dǎo)桿鉸接，導(dǎo)桿通過(guò)導(dǎo)槽限制左右方向的自由度。于是，曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)桿只能沿導(dǎo)槽方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)。雨刮與導(dǎo)桿通過(guò)支架固結(jié)在一起，這樣就將電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為雨刮的上、下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

該裝置由傳動(dòng)裝置和電控裝置兩部分組成。

傳動(dòng)裝置置于后視鏡后方，其三維模型如圖2所示（電機(jī)未示出），采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)小齒輪與大齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)減速，曲柄與大齒輪同軸，兩者同步做圓周運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，曲柄通過(guò)頭部小圓柱鑲嵌在導(dǎo)桿的凹槽內(nèi)，導(dǎo)桿兩端通過(guò)小圓柱鑲嵌在后視鏡面板上的導(dǎo)槽內(nèi)。于是，曲柄做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)導(dǎo)桿沿導(dǎo)槽方向來(lái)回運(yùn)動(dòng)。雨刮置于后視鏡鏡面上，通過(guò)L形支架連接在導(dǎo)桿上，這樣就將后方電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為前方雨刮的上、下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，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(zhuǎn)半徑的兩倍，故將曲柄的回轉(zhuǎn)中心設(shè)置在后視鏡的中心位置。

圖2 雨刮裝置三維模型

曲柄的長(zhǎng)度為刮雨行程的一半，齒輪的參數(shù)及電機(jī)轉(zhuǎn)速依據(jù)雨刮的刮雨速度范圍確定。

雨刮的樣式對(duì)清潔效果影響較大，本裝置采用近幾年廣泛應(yīng)用的無(wú)骨雨刷，它能夠提供更大的刮刷面積和更好的清潔效果。無(wú)骨雨刷靠一整根導(dǎo)力條來(lái)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(chǎn)生，而且可以降低刮片磨損，同時(shí)它的質(zhì)量更輕，使雨刷電機(jī)的壽命更長(zhǎng)。由于橡膠具有優(yōu)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(yīng)盡可能采用耐磨性、高彈性的氯丁橡膠或更優(yōu)質(zhì)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(jī)電設(shè)備中，直流電機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性使它具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)、和調(diào)速性能，直流調(diào)速技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。本裝置的電控裝置采用基于單片機(jī)的直流電機(jī)的脈寬調(diào)速控制系統(tǒng)，其控制由軟件實(shí)現(xiàn)[4]。采樣、觸發(fā)、控制均采用數(shù)字處理，避免了模擬控制電路對(duì)原件參數(shù)的影響，并且參數(shù)調(diào)整簡(jiǎn)單方便，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高了工作穩(wěn)定性，同時(shí)延長(zhǎng)了系統(tǒng)使用壽命。

3.結(jié)語(yǔ)

本裝置通過(guò)一種組合機(jī)構(gòu)將電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為雨刮的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其具有以下突出優(yōu)點(diǎn)，采用一對(duì)直齒齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)制造，大齒輪作圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲軸帶動(dòng)導(dǎo)桿上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而使刮雨片刮雨速度平穩(wěn)，刮雨覆蓋面積大，刮雨效果明顯；采用單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)軟硬件進(jìn)行優(yōu)化，使系統(tǒng)更加靈敏可靠，能使刮雨裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)復(fù)位等功能，從而能夠滿足后視鏡刮雨器的應(yīng)用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉建芳.壓電驅(qū)動(dòng)自動(dòng)除雨滴汽車后視鏡[P].中國(guó)專利，200810503 128，2008：07-16

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

[3]嚴(yán)伯昌.強(qiáng)化汽車后視鏡功能的新技術(shù)[J]，2007-6

[4]盧春華，姚海燕，張莉. 基于單片機(jī)的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].硅谷，2009（20）