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汽车雨刮器设计基础知识,内容概要:,雪花,水滴,泥、沙和灰尘,昆虫和其它杂物,风窗刮水洗涤系统的重要性,一、系统总述,风窗刮水洗涤系统布置示意图,一、系统总述,风窗刮水器发展史 1916年 倾斜式前风窗玻璃流行,手动刮水器应用于汽车。 1924年 博世公司开始生产电动刮水器。 1967年 隐蔽式前窗玻璃刮水器开始流行。,1922年 卡迪拉克产量超过20,000辆。它的成功一部分就是因为其配备的标准风挡刮水器。,一、系统总述,刮水器按驱动方式可分为机械式、真空式、气压式、液压式和电动式。现代汽车一般采用电动刮水器 其优点是结构简单、控制方便。,前风窗刮水器类型,一、系统总述,三刮臂,双刮臂,单刮臂,按刮臂总成数量,一、系统总述,用于一般车辆,多用于大型客车货车,风窗玻璃的高宽比1:1.75,风窗玻璃的高宽比1:1.75,按刮臂摆动方向分,一、系统总述,一、系统总述,20-45次/分钟 用于中、小雨 雪天气,低速,高速,间歇, 45次/分 用于大雨雪 天气,约2-12S一次 用于蒙蒙细 雨天气,司机关闭雨刮器时,雨刮臂往往不停在适当的位置,阻碍司机的视线。为解决这一问题,雨刮器设有一个回位开关,控制雨刮器电机。当电机停止运转时,雨刮臂就会停在风窗玻璃下的适当位置。,刮水器的自动复位功能,一、系统总述,凸轮开关,后雨刮器没有专门的四连杆机构,只在电动机上附加一个紧凑的转换机构,将旋转变为摆动。,后风窗刮水器:,M11后刮系统示意图,一、系统总述,洗涤系统的组成:,风窗洗涤系统,一、系统总述,储液罐,洗涤泵,输水管,喷嘴,洗涤泵是洗涤系统的核心组成部分。它由永磁直流电机和离心式叶片泵构成一个小总成,一般安装在储液罐上,前后风窗的洗涤泵可以共用,通过电机的正反转来实现。泵的喷射压力约为7088KPa,其连续工作时间一般不超过1min。,洗涤泵,一、系统总述,二、性能与技术要求,标准条款,二、性能与技术要求,二、性能与技术要求,高低温试验,高低温试验箱,刮水器在-4080温度条件下应能正常工作,金属件的油漆层和塑料喷涂层应无皱缩和起层现象。,刮水器经50104次刮刷循环后,应仍符合相关规定; 刮水器(除胶条外)经150104次刮刷循环后,应仍具有工作能力,刮杆对刮片压紧力的变化率应在15以内,各零部件不得有明显松动或其它异常现象出现; 胶条耐久性不应低于50104次。,耐久性试验,耐久试验台,二、性能与技术要求,其他试验及设备,电机连杆耐久性测试,洗涤器耐久性检测,高低温交变箱,二、性能与技术要求,风窗刮水系统的构成:,刮片,刮臂,联动机构,电机及减速机构,三、系统构成与功能描述,雨刮器的动力源来自电动机。它是整个雨刮器系统的核心。它采用直流永磁电动机,一般与减速机械部分做成一体。减速机构的作用是减速增扭,其输出轴带动四连杆机构,通过四连杆机构把连续的旋转运动改变为左右摆动的运动。,电机及减速机构,三、系统构成与功能描述,联动机构分为钢索式和连杆式,现在大多应用连杆机构,连杆机构效率约为8090,刮刷角度在110度范围内,而且构造简单,无噪声,耐用,成本低,所以被广泛采用。,联动机构,三、系统构成与功能描述,四连杆机构,雨刮臂由刮臂头部、刮片弹簧、刮杆和夹持架构成。 刮臂对刮片的压紧力要求:平刮时每厘米刮片压力为 0.090.13N,曲刮时为0.120.16N,雨刮臂,三、系统构成与功能描述,刮片是雨刮系统的执行器件,它由四连杆机构通过安装在前围板上的转轴来带动刮刷风窗玻璃。材料一般为氯丁橡胶与天然橡胶的合成胶 ,产品性能和寿命都要满足GB 15085中相关的试验要求。,雨刮片,中国JB303281规定刮片系列长度为:200、225、250、275、300、325、350、400、450、500、550、600mm,三、系统构成与功能描述,雨刮片真正的功能?,不就是将玻璃上的水刮 干净吗?,三、系统构成与功能描述,其实它真正的功能是将玻璃表面的雨水抹平形成均一的水膜层,使光线顺利穿过,不会产生折射和弯曲变形。,这才是真正的作用,三、系统构成与功能描述,刮水洗涤的操控解析,0.停止 1.间歇刮水 2.慢速刮水 3.快速刮水 4.点动刮水 5. 清洗,四、工作原理,四、工作原理,低速档控制,把组合开关的刮水手柄打到“”档,电流从蓄电池正极 熔断器 共用电刷 电枢绕组 低速电刷 开关触点 搭铁,四、工作原理,把组合开关的刮水手柄打到“”档,电流从蓄电池正极 熔断器 共用电刷 电枢绕组 高速电刷 开关触点 搭铁,高速档控制,四、工作原理,蓄电池正极 熔断器 共用电刷 电枢绕组 低速电刷 开关触点 触点臂5 铜环9 搭铁,自动复位控制,四、工作原理,自动复位控制,四、工作原理,当组合开关刮水手柄打到间歇档时,间歇刮水控制器开始工作,定时接通低速刮水继电器,刮水器以间歇形式刮水,工作电路与低速电路相同。 间歇时间由间歇继电器控制, 利用电机的回位开关触点与继电 器电阻电容的充放电功能使雨刮 器按照一定周期刮扫。,四、工作原理,间歇运动控制,一、产品设计流程,二、产品运动校核,三、制造工艺流程,四、设计开发案例,五、系统设计与开发,模具制造,方案评审,选型匹配分析,平台化产品对比,竞争车型分析,标杆车型分析,项目启动,选型方案确定,确定供应商,产品设计开发,数模冻结,设计评审,ET PT,SOP,样件验证,五、系统设计与开发产品设计流程,刮水器部件与周边部件的最小间隙确认,风窗玻璃刮水器CAE运动分析,风窗玻璃及周边件数模,刮水器系统数模,法规要求及约束条件,刮水器周边最小间隙的技术要求,确定玻璃A/B区数模,确定实际刮水面积,理论刮水面积,风窗玻璃刮水器运动校核报告,刮水器运动校核流程,五、系统设计与开发产品运动校核,五、系统设计与开发产品运动校核,A区域:A区域是下述从V点(即指V1和V2点),V1点和V2点分别为椭圆的上下边界点, 向前延伸的4个平面与风窗玻璃外表面相交的交线所封闭的面积。这4个平面是: (1) 通过V1和V2点且在X轴的 左侧与X轴成13角的铅 垂平面。 (2) 通过V1点,与X轴成3仰 角且与Y轴平行的平面。 (3) 通过V2点,与X轴成1俯 角且与Y轴平行的平面。 (4) 通过V1和V2向X轴右侧与 X轴成20角的铅垂平面。,五、系统设计与开发产品运动校核,B区域:B区域是指由下述4个平面所围成的风窗外表面的面积,且距风窗玻璃透明部分面积边缘向内至少25mm,以较小面积为准。,(1) 通过V1点,与X轴成7仰角且与Y轴平行的平面。 (2) 通过V2点,与X轴成5俯角且与Y轴平行的平面。 (3) 通过V1和V2点且在X轴的左侧与X轴成17角的铅垂平面。 (4) 以汽车纵向中心平面为基准面,且与(3)所述平面对称的区域。,五、系统设计与开发产品运动校核,2、计算实际刮刷面积并对比分析,根据CAE运动分析得到的实际图形,五、系统设计与开发产品运动校核,雨刮及玻璃数模,法规符合性判定,二、风窗玻璃刮水器最小间隙校核,1、根据国标有关规定确定风窗玻璃A区、B区 2、根据整车有关装配数模,建立刮水器连杆、刮臂等零部件之间的运动关系约束。在刮水器满足刮刷面积的条件下,通过整个过程的运动分析,可得到刮水器与周边件的最小间隙数据(见例图):,五、系统设计与开发产品运动校核,电机曲柄与周边最小间隙,连接杆与周边最小间隙,五、系统设计与开发产品运动校核,3、校核结果,对比实际值和技术要求值,验证目标车型是否满足最小间隙技术要求。,五、系统设计与开发产品运动校核,五、系统设计与开发制造工艺流程,配料,密炼,混炼,过滤,出料,成型,表面处理,分割,刮雨测试,刮片,金属件,金属件冲压,铆中心钉,粉末喷塗,烘烤,拆废边,组装,包装,FQC检验,出货,轴类精加工,转子组装,冲压转子片,压铸,锌铝合金,压铸机成形,去毛刺,抛丸,五、系统设计与开发制造工艺流程,1.电机生产工艺,工程步骤:,工艺简介:用高速成形冲床 冲制成电枢铁芯,电枢片成形及电枢铁芯制作,五、系统设计与开发制造工艺流程,换向器、轴、转子等组装,工程步骤:,五、系统设计与开发制造工艺流程,工艺简介: 1.碳刷架与减速箱采用胶钉连接,可以自动调整位置,减少碳刷磨损;2.刷握、碳刷的铆合接线,提高了线路的可靠性,而不采用焊接(减少虚焊的隐患)。,电机组装,五、系统设计与开发制造工艺流程,电机组装,工艺简介:1.滚动轴承又提供轴向、径向支撑使电枢部件支点适当,不会因为转动发热而影响工作;2.蜗轮齿形加厚,蜗杆齿形变薄实现等强度平衡。,五、系统设计与开发制造工艺流程,2.联动机构生产工艺,联动机构注塑,工艺简介:通过注塑机给连杆注塑;做联动机构部件。,工程步骤:,五、系统设计与开发制造工艺流程,工艺简介:轴、球头与摆杆铆接组装,完成后为联动机构半成品。,工程步骤:,联动机构铆接,五、系统设计与开发制造工艺流程,联动机构组装,工艺简介: 轴套、固定螺钉、摆杆组件半成品组装,完成后为摆杆组件。,工程步骤:,五、系统设计与开发制造工艺流程,工艺简介:摆杆组件、摆臂组件、连杆组件、揺杆组件组装,完成后为联动机构成品。,工程步骤:,联动机构组装,五、系统设计与开发制造工艺流程,3.雨刷生产工艺,工艺简介:采用自动冲压设备,配套自动送料矫正机,利用连续五金模将钢材进行成型及冲裁。,工程步骤:,支架冲压成型,五、系统设计与开发制造工艺流程,支架表面涂装(烤漆),工程步骤:,五、系统设计与开发制造工艺流程,胶条制造,工艺简介:在液压机上利用上下成对的模具,在模具上放入相应的橡胶块,对模具加温并用压力合并上下模,使生胶硫化形成雨刷胶条的形状,再进行分割处理。,工程步骤:,五、系统设计与开发制造工艺流程,雨刷组装,工艺简介: 采用自动流水线,用铆钉、销钉将支架各部分进行连接后穿上弹片及胶条,完成雨刷成品。,工程步骤:,五、系统设计与开发制造工艺流程,问题描述:雨刮刮臂在运动到玻璃下边时与下边胶条干涉,在运动到上方时与侧边胶条干涉。,五、系统设计与开发系统开发案例,一、雨刮行程大,与玻璃胶条干涉,影响雨刮行程的因素:1、电机曲柄的长度。,雨刮的运动行程大。,五、系统设计与开发系统开发案例,原因分析:,电机曲柄,五、系统设计与开发系统开发案例,影响雨刮行程的因素:2、联动机构上的曲柄长度。,连杆曲柄,连杆曲柄,经过问题车与正常车辆的对比分析,发现雨刮电机上的曲柄长度不一致,正常车辆的雨刮电机曲柄长度为37mm,而问题车辆雨刮电机曲柄长度为37.8mm。 为确认问题原因,将电机曲柄长度为37mm的装到问题车辆上,行程合适。 确认雨刮行程大是由雨刮电机曲柄长度的不同而引起的。,问题确认:,五、系统设计与开发系统开发案例,37.8mm的曲柄是雨刮厂家给其他主机厂配套的产品。雨刮厂家对其不同的产品没有明确的标识区分,生产流程中也没有相应的检验工序。,深入调查得出真因:,五、系统设计与开发系统开发案例,1.配套厂采取专检措施,对操作工进行培训,介 绍不同主机厂产品的区别,防止错装。 2.我公司检验部门制作检具,对曲柄长度进行专检,防止不合格产品进入生产线体。,解决措施:,五、系统设计与开发系统开发案例,问题描述:由于后雨刮电机回位触点与壳体有接触现象,导致内部存在短路故障,造成电机烧保险。,二、后雨刮电机烧,保险,五、系统设计与开发系统开发案例,原因分析: 1、减速箱内回位脚偏长; 2、回位触点与减速箱底 部间隙过小,只有0.2mm;
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