施愛(ài)君

摘 要：前視野對(duì)于整車視野來(lái)說(shuō)非常重要，而在駕車時(shí)前端雨刮外露的高度又會(huì)直接影響前視野的視覺(jué)感受。本文首先比較了車內(nèi)視角雨刮高度的差別，然后對(duì)影響雨刮高度的因素進(jìn)行了深入研究，并針對(duì)各個(gè)影響因素總結(jié)了降低雨刮高度的方法。相信借助本文對(duì)如何減小車內(nèi)視角雨刮高度起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：前視野 雨刮高度 車內(nèi)視角

Ways to Reduce the Height of the Windshield Wiper inside the Car

Shi Aijun

Abstract：Front down vision is very import for the whole car vision. However， the exposure of the wiper height will straightly influence the visual vision when driving a car. Firstly， this paper compares the difference of the wiper height， then makes close study on the cause of the wiper height and makes conclusion on all the ways to lower the wiper height. The paper hopes to be of some help in reducing the wiper height in car angle.

Key words：front down vision， wiper height， in car angle

1 引言

目前，國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，汽車消費(fèi)者的消費(fèi)觀念也逐步趨于成熟。在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，汽車制造企業(yè)開始重視感知質(zhì)量這一理念。感知質(zhì)量（Perceived Quality）是構(gòu)成用戶滿意的核心變量之一，它是用戶在購(gòu)買和消費(fèi)產(chǎn)品或服務(wù)過(guò)程中對(duì)質(zhì)量的實(shí)際感受和認(rèn)知。

所謂靜態(tài)感知質(zhì)量，是指消費(fèi)者對(duì)汽車的外觀零件的匹配關(guān)系、和諧性、一致性、工藝等方面的感性認(rèn)知。評(píng)價(jià)感知質(zhì)量的好壞從區(qū)域上可分為內(nèi)外飾視覺(jué)質(zhì)量、內(nèi)外飾操作質(zhì)量、內(nèi)飾儲(chǔ)物空間的質(zhì)量、材料、外飾第二表面和發(fā)動(dòng)機(jī)艙的視覺(jué)效果。

車內(nèi)視角雨刮高度這個(gè)內(nèi)飾視覺(jué)質(zhì)量問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)在A0級(jí)車上的表現(xiàn)都不盡如人意。本文就如何降低高度做了深入研究，相信借助本文對(duì)如何減小車內(nèi)視角雨刮高度起到一定的幫助作用。

2 前下視野與實(shí)際感知視野的區(qū)別

轎車的前下視野是指人眼最低處與前風(fēng)窗黑邊最高處所成直線與水平面所成角度。對(duì)于工程而言，只要符合法規(guī)中下視野的要求，達(dá)到預(yù)期設(shè)定的目標(biāo)值就可以了。但是在下視野的定義中忽略了雨刮系統(tǒng)，故雨刮系統(tǒng)的位置高低不受任何法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的限制。而這個(gè)雨刮系統(tǒng)外露高度恰恰對(duì)前下視野有直接的影響。對(duì)于感知質(zhì)量而言，前端雨刮系統(tǒng)在前風(fēng)窗上的落點(diǎn)高低直接影響內(nèi)飾視覺(jué)質(zhì)量乃至整車的評(píng)分。不僅雨刮過(guò)高會(huì)導(dǎo)致的視覺(jué)突兀，而且對(duì)前下視野也有很大影響。圖1反映的是前下視野和感知視野的差別，從圖中可見(jiàn)，法規(guī)所設(shè)定的前下視野位于較下方，而實(shí)際的感知前下視野位于上方。造成實(shí)際感知前下視野較差的因素就是雨刮的高度。

因此如何在某些條件一定的情況下，降低雨刮的高度，使得感知前下視野無(wú)限接近于法規(guī)前下視野，這樣既能解決雨刮過(guò)高導(dǎo)致的視覺(jué)突兀，也能一定程度上優(yōu)化感知的前下視野。

3 車內(nèi)視角雨刮高度的測(cè)量方法

每個(gè)車型在前期設(shè)計(jì)的時(shí)候都會(huì)有一個(gè)比較統(tǒng)一的輸入，包括車輛的長(zhǎng)、寬、高、軸距等等基本的數(shù)據(jù)。由此我們可以進(jìn)一步確定人員的坐高（也就是H點(diǎn)位置）。而在車型設(shè)計(jì)階段都會(huì)有一系列的競(jìng)爭(zhēng)車型以供參考，而下視野、玻璃面傾角等的數(shù)據(jù)也會(huì)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)車的水平、各方面對(duì)于目前車型的一些抱怨或者建議以及本車型的設(shè)計(jì)方案來(lái)設(shè)定。

而在前下視野面，玻璃面以及雨刮位置確定后，我們?cè)谟旯巫罡唿c(diǎn)的位置以X向平面做一個(gè)斷面，得到圖1的模型，進(jìn)而簡(jiǎn)化成圖2的數(shù)學(xué)模型。

如圖2中所示，我們將相應(yīng)的已知條件轉(zhuǎn)化成較易理解的數(shù)學(xué)模型，然后

（1）量取雨刮法相高度（h）

（2）設(shè)定下視野角度（α）

（3）設(shè)定玻璃面傾角（β）

（4）量取下視野V2點(diǎn)到玻璃面X向距離（L）

（5）量取雨刮和玻璃面的交點(diǎn)和下視野面和玻璃面的交點(diǎn)的距離（S）

從以上已知數(shù)據(jù)可以推算出車內(nèi)視角雨刮外露高度（H）

推算公式如下：

設(shè)AB=m（ΔH），AC=n，則CP=S-n，APV2=90°+β

則H=（h-m）*cos（90°-α-β）=（h-m）*sin（α+β）

m=n*tg（90°-α-β）=n*ctg（α+β）? ?（S-n）/sinα=L/sin（90°-α-β）

n=S-L* sinα/cos（α+β）

H=（h-m）*cos（90°-α-β）={h-[s-L*sinα/cos（α+β）]*ctg（α+β）}*sin（α+β）

簡(jiǎn)化后可得：

H=h*sin（α+β）-S*cos（α+β）+L*sinα

4 減小視覺(jué)間隙的方法

上文中提到，雨刮的車內(nèi)視角外露高度與1.雨刮法相高度（h）2.下視野角度（α）3.玻璃面傾角（β）4.下視野V2點(diǎn)到玻璃面X向距離（L）5.雨刮和玻璃面的交點(diǎn)和下視野面和玻璃面的交點(diǎn)的距離（S）有關(guān)，本文中假設(shè)玻璃面都是平面，在此基礎(chǔ)上列舉以上5個(gè)影響因素，然后研究了降低雨刮高度的方法。

4.1 減小雨刮法相高度

在雨刮靜止的條件下，雨刮最高點(diǎn)距離玻璃面的法相高度為雨刮的整體厚度。也就是公式中的h，h越小，H越小，車內(nèi)視角雨刮高度就越小。也就是說(shuō)，在雨刮的最初設(shè)計(jì)階段，可根據(jù)項(xiàng)目定位，選定適合的雨刮種類，例如無(wú)骨雨刮，由于其本身法相高度較低，且設(shè)計(jì)也較簡(jiǎn)潔干凈，可以較有效得減小法相高度。但是其缺點(diǎn)就是價(jià)位偏高，如果項(xiàng)目定位較低，項(xiàng)目管理層往往就會(huì)舍棄無(wú)骨雨刮方案。那么就需要在前期設(shè)計(jì)階段將法相高度盡量做小，達(dá)到理論意義上的最優(yōu)狀態(tài)。

4.2 減小下視野角度

一般來(lái)說(shuō)，駕駛員坐在乘客艙內(nèi)，在前下視野上方區(qū)域是駕駛員可視區(qū)域，在前下視野下方區(qū)域?yàn)轳{駛員不可視區(qū)域。如果將下視野面抬高0.5°，則從圖4中可見(jiàn)雨刮被下視野面遮掩的面積要明顯大于前者。從公式我們可以推算出，下視野角度每減小1°，雨刮車內(nèi)視角可見(jiàn)高度就可以減小1.8mm。所以在項(xiàng)目最初定義視野的時(shí)候，最好把雨刮位置也考慮進(jìn)去，理想的狀態(tài)是雨刮軸位于下視野面以下。如果無(wú)法完成這一目標(biāo)，則需要重新考量一下下視野的角度，細(xì)分市場(chǎng)怎樣？競(jìng)爭(zhēng)車型怎樣？目前狀態(tài)怎樣？如果在不十分影響項(xiàng)目前下視野目標(biāo)的情況下適度減小下視野角度。起到較好地遮掩雨刮的效果。從圖4中可以明顯地看到下視野6°的狀態(tài)外露高度要明顯高于5.8°的狀態(tài)。

4.3 減小玻璃面傾角

玻璃面角度受到多方的影響，對(duì)于轎車設(shè)計(jì)而言，設(shè)計(jì)師們總是在追求設(shè)計(jì)意義上的流線型，工程師們也總是在追求工程意義上的降耗型。所謂的流線型和降耗型，兩者相輔相成。但是對(duì)于雨刮位置而言，玻璃傾斜度越大，也就是α值越小，則雨刮外露的高度就越高。不僅僅是雨刮，玻璃傾斜度的增大還會(huì)影響頭部空間，儀表板的安裝、座椅的安裝、A柱的成型性等一系列的問(wèn)題。所以在項(xiàng)目設(shè)定初期，如何權(quán)衡各方需求，設(shè)定合理的玻璃傾角，是需要反復(fù)斟酌的。而對(duì)于雨刮的要求，需要項(xiàng)目在設(shè)定玻璃面傾角時(shí)將雨刮位置至于其中，因?yàn)楦鶕?jù)公式來(lái)看，傾角每減小1°，高度就相應(yīng)減小1.8mm。從圖5中可以較明顯的看出玻璃面傾角63°的狀態(tài)的外露高度要多于61°的狀態(tài)。

4.4 下視野V2點(diǎn)到玻璃面X向距離

V點(diǎn)是駕駛員眼睛位置的點(diǎn)，它與通過(guò)駕駛員乘坐位置中心線的縱向鉛垂平面、R點(diǎn)以及設(shè)計(jì)座椅靠背角有關(guān)。此點(diǎn)用于檢查汽車視野是否符和要求。通常用V1、V2兩點(diǎn)表示V點(diǎn)的不同位置（見(jiàn)圖6）。我們通常用較惡劣的V2點(diǎn)來(lái)設(shè)定汽車的前下視野。而減小V2點(diǎn)到玻璃面的數(shù)值，也就是公式中的L值，也能有效得降低雨刮高度。所以在下視野不變的前提下，將H點(diǎn)位置往X方向移動(dòng)就可以較有效減小L的值。H點(diǎn)有兩個(gè)含義，一個(gè)是Hard point，也就是硬點(diǎn)，硬點(diǎn)是車身總布置設(shè)計(jì)當(dāng)中不可更改的一些點(diǎn)，互相之間是關(guān)聯(lián)的，車身總布置必須要參照硬點(diǎn)進(jìn)行。另外就是Hip Point，主要是指髖關(guān)節(jié)硬點(diǎn)，它是所有硬點(diǎn)當(dāng)中最為重要的一個(gè)。涉及到前后排座位、儀表板與座椅等大構(gòu)件之間的間距的設(shè)計(jì)[1]。設(shè)計(jì)H點(diǎn)是指在汽車總布置時(shí)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)H點(diǎn)時(shí)希望在不影響下視野的條件下前移H點(diǎn)，也就是公式中的L值，則雨刮高度H就相對(duì)減小。

4.5 雨刮和玻璃面的交點(diǎn)和下視野面和玻璃面的交點(diǎn)的距離

4.5.1 通過(guò)改變搭接方式降低雨刮停止位置

Cowl panel（前端進(jìn)氣隔柵）的邊界位置是決定雨刮停止最低位置的決定因素。邊界位置越下端，則雨刮停止位置就越下端。也就是公式中的S值就越大，那么H值就越小。如圖7兩種搭接方式，可以明顯得看出第二種搭接方式會(huì)增加玻璃的長(zhǎng)度，也就是S值。所以改變搭接方式或者減少玻璃和cowl panel（前端進(jìn)氣隔柵）的搭接量，最大限度得增加玻璃的長(zhǎng)度，是減小雨刮外露面積的又一大要素。

4.5.2 通過(guò)前端進(jìn)氣隔柵做非對(duì)稱降低雨刮停止位置

然而并不是所有車型的cowl panel（前端進(jìn)氣隔柵）都是可以左右對(duì)稱得進(jìn)行下移，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候我們也不得不采取非對(duì)稱的方式來(lái)達(dá)到降低雨刮的目的。從如下圖8中可以看出上圖cowl panel（前端進(jìn)氣隔柵）最低點(diǎn)不是傳統(tǒng)的中間位置，而是偏左側(cè)，這就是所謂的非對(duì)稱和對(duì)稱式cowl panel（前端進(jìn)氣隔柵）設(shè)計(jì)。由于主雨刮高度受限與cowl panel的邊界，也就是玻璃的長(zhǎng)度，則非對(duì)稱形式可以有效得降低cowl panel，也就是玻璃加長(zhǎng)，S值增加。通過(guò)公式可知，S值越大，H越小這樣也可以有效地降低雨刮，特別是主雨刮的位置。

5 總結(jié)

本文將最初的整車模型適當(dāng)簡(jiǎn)化，總結(jié)出較易理解的數(shù)學(xué)模型，再由數(shù)學(xué)模型找到各個(gè)參數(shù)見(jiàn)得關(guān)系，進(jìn)而得到影響車內(nèi)視角雨刮高度的推導(dǎo)公式，而推導(dǎo)公式重點(diǎn)介紹了公式中的5種影響車內(nèi)視角雨刮高度的因素，并總結(jié)了設(shè)計(jì)規(guī)律，通過(guò)具體的實(shí)例列舉了減小車內(nèi)視角雨刮高度的方法。在具體的實(shí)踐中，可在整車設(shè)計(jì)的前期，與工程和設(shè)計(jì)進(jìn)行充分的溝通，提出對(duì)于雨刮位置布置的意見(jiàn)和建議;在設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷通過(guò)數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行虛擬和實(shí)物的評(píng)估，以達(dá)到最準(zhǔn)確的實(shí)際效果。并提出修改意見(jiàn)，提高整車的感知質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB11562-94.汽車駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法.